Hari ini kita akan melihat beberapa rangkaian konverter tegangan DC-DC berdenyut yang sederhana, bahkan bisa dikatakan sederhana (pengonversi tegangan searah dari satu nilai ke tegangan searah dengan nilai lain)
Apa manfaat konverter pulsa? Pertama, mereka memiliki efisiensi tinggi, dan kedua, mereka dapat beroperasi pada tegangan masukan lebih rendah dari tegangan keluaran. Konverter pulsa dibagi menjadi beberapa kelompok:
- - melawan, meningkatkan, membalikkan;
- - stabil, tidak stabil;
- - terisolasi secara galvanis, tidak berinsulasi;
- - dengan rentang tegangan input yang sempit dan lebar.
Untuk membuat konverter pulsa buatan sendiri, yang terbaik adalah menggunakan sirkuit terintegrasi khusus - sirkuit ini lebih mudah dirakit dan tidak berubah-ubah saat pengaturan. Jadi, berikut 14 skema untuk setiap selera:
Konverter ini beroperasi pada frekuensi 50 kHz, isolasi galvanik disediakan oleh transformator T1, yang dililitkan pada cincin K10x6x4,5 yang terbuat dari ferit 2000NM dan berisi: belitan primer - 2x10 putaran, belitan sekunder - 2x70 putaran kawat PEV-0,2 . Transistor dapat diganti dengan KT501B. Hampir tidak ada arus yang dikonsumsi dari baterai saat tidak ada beban.
Trafo T1 dililitkan pada cincin ferit dengan diameter 7 mm, dan berisi dua belitan sebanyak 25 lilitan kawat PEV = 0,3.
Konverter dorong-tarik tidak stabil berdasarkan multivibrator (VT1 dan VT2) dan power amplifier (VT3 dan VT4). Tegangan keluaran dipilih berdasarkan jumlah belitan belitan sekunder transformator pulsa T1.
Konverter tipe penstabil berdasarkan sirkuit mikro MAX631 dari MAXIM. Frekuensi pembangkitan 40...50 kHz, elemen penyimpanan - induktor L1.
Anda dapat menggunakan salah satu dari dua chip secara terpisah, misalnya chip kedua, untuk mengalikan voltase dari dua baterai.
Sirkuit khas untuk menghubungkan penstabil penambah pulsa pada sirkuit mikro MAX1674 dari MAXIM. Pengoperasian dipertahankan pada tegangan input 1,1 volt. Efisiensi - 94%, arus beban - hingga 200 mA.
Memungkinkan Anda memperoleh dua tegangan stabil berbeda dengan efisiensi 50...60% dan arus beban hingga 150 mA di setiap saluran. Kapasitor C2 dan C3 adalah perangkat penyimpan energi.
8. Mengganti boost stabilizer pada chip MAX1724EZK33 dari MAXIM
Diagram sirkuit khas untuk menghubungkan sirkuit mikro khusus dari MAXIM. Ia tetap beroperasi pada tegangan input 0,91 volt, memiliki rumah SMD berukuran kecil dan menyediakan arus beban hingga 150 mA dengan efisiensi 90%.
Sirkuit khas untuk menghubungkan penstabil step-down berdenyut pada sirkuit mikro TEXAS yang tersedia secara luas. Resistor R3 mengatur tegangan keluaran dalam +2.8…+5 volt. Resistor R1 mengatur arus hubung singkat, yang dihitung dengan rumus: Is(A)= 0,5/R1(Ohm)
Inverter tegangan terintegrasi, efisiensi - 98%.
Dua konverter tegangan terisolasi DA1 dan DA2, dihubungkan dalam sirkuit “tidak terisolasi” dengan landasan bersama.
Induktansi belitan primer transformator T1 adalah 22 H, perbandingan belitan belitan primer dan sekunder adalah 1:2,5.
Sirkuit khas dari konverter boost yang distabilkan pada sirkuit mikro MAXIM.
Membeli perangkat yang sudah jadi tidak akan menjadi masalah– di toko mobil Anda dapat menemukan (konverter tegangan pulsa) dengan berbagai kekuatan dan harga.
Namun, harga perangkat berdaya sedang (300-500 W) adalah beberapa ribu rubel, dan keandalan banyak inverter Tiongkok cukup kontroversial. Membuat konverter sederhana dengan tangan Anda sendiri bukan hanya cara untuk menghemat uang secara signifikan, tetapi juga peluang untuk meningkatkan pengetahuan Anda di bidang elektronik. Jika terjadi kegagalan, memperbaiki sirkuit buatan sendiri akan jauh lebih mudah.
Konverter pulsa sederhana
Rangkaian perangkat ini sangat sederhana, dan sebagian besar bagian dapat dilepas dari catu daya komputer yang tidak diperlukan. Tentu saja, ia juga memiliki kelemahan yang nyata - tegangan 220 volt yang diperoleh pada keluaran transformator jauh dari bentuk sinusoidal dan memiliki frekuensi yang jauh lebih tinggi daripada 50 Hz yang diterima. Motor listrik atau barang elektronik sensitif tidak boleh dihubungkan langsung ke motor tersebut.
Agar dapat menghubungkan peralatan yang berisi catu daya switching (misalnya catu daya laptop) ke inverter ini, solusi menarik digunakan - Penyearah dengan kapasitor penghalus dipasang pada keluaran transformator. Benar, adaptor yang terhubung hanya dapat bekerja di satu posisi soket, ketika polaritas tegangan keluaran bertepatan dengan arah penyearah yang terpasang pada adaptor. Konsumen sederhana seperti lampu pijar atau besi solder dapat dihubungkan langsung ke keluaran trafo TR1.
Dasar dari rangkaian di atas adalah pengontrol TL494 PWM, yang paling umum di perangkat tersebut. Frekuensi operasi konverter diatur oleh resistor R1 dan kapasitor C2; nilainya dapat diambil sedikit berbeda dari yang ditunjukkan tanpa perubahan nyata dalam pengoperasian rangkaian.
Untuk efisiensi yang lebih besar, rangkaian konverter menyertakan dua lengan pada transistor efek medan daya Q1 dan Q2. Transistor ini harus ditempatkan pada radiator aluminium; jika Anda ingin menggunakan radiator umum, pasang transistor melalui spacer isolasi. Alih-alih IRFZ44 yang ditunjukkan dalam diagram, Anda dapat menggunakan IRFZ46 atau IRFZ48 yang memiliki parameter serupa.
Choke keluaran dililitkan pada cincin ferit dari choke, juga dilepas dari catu daya komputer. Gulungan primer dililit dengan kawat berdiameter 0,6 mm dan mempunyai 10 lilitan dengan ketukan dari tengah. Gulungan sekunder yang berisi 80 lilitan dililitkan di atasnya. Anda juga dapat mengambil trafo keluaran dari catu daya tak terputus yang rusak.
Baca juga: Kita berbicara tentang desain trafo las
Alih-alih dioda frekuensi tinggi D1 dan D2, Anda dapat mengambil dioda tipe FR107, FR207.
Karena rangkaian ini sangat sederhana, setelah dihidupkan dan dipasang dengan benar, rangkaian akan segera mulai bekerja dan tidak memerlukan konfigurasi apa pun. Ini akan mampu mensuplai arus hingga 2,5 A ke beban, tetapi mode operasi optimal adalah arus tidak lebih dari 1,5 A - dan ini berarti daya lebih dari 300 W.
Inverter siap pakai dengan kekuatan seperti itu akan menelan biaya sekitar tiga hingga empat ribu rubel.Skema ini dibuat dengan komponen dalam negeri dan sudah cukup tua, namun tidak membuatnya kurang efektif. Keunggulan utamanya adalah keluaran arus bolak-balik penuh dengan tegangan 220 volt dan frekuensi 50 Hz.
Di sini generator osilasi dibuat pada sirkuit mikro K561TM2, yang merupakan pemicu D ganda. Ini adalah analog lengkap dari sirkuit mikro CD4013 asing dan dapat diganti dengannya tanpa perubahan pada sirkuit.
Konverter juga memiliki dua lengan daya berdasarkan transistor bipolar KT827A. Kerugian utama mereka dibandingkan dengan lapangan modern adalah resistensi yang lebih tinggi dalam keadaan terbuka, itulah sebabnya mereka memanas lebih banyak pada daya yang sama.
Karena inverter beroperasi pada frekuensi rendah, trafo harus memiliki inti baja yang kuat. Penulis diagram menyarankan untuk menggunakan trafo jaringan umum Soviet TS-180.
Seperti inverter lain yang didasarkan pada rangkaian PWM sederhana, konverter ini memiliki bentuk gelombang tegangan keluaran yang sangat berbeda dari gelombang sinusoidal, tetapi hal ini agak diperhalus oleh besarnya induktansi belitan transformator dan kapasitor keluaran C7. Selain itu, karena hal ini, transformator mungkin mengeluarkan dengungan yang nyata selama pengoperasian - ini bukan merupakan tanda kerusakan sirkuit.
Inverter transistor sederhana
Konverter ini bekerja dengan prinsip yang sama seperti rangkaian yang tercantum di atas, tetapi generator gelombang persegi (multivibrator) di dalamnya dibangun di atas transistor bipolar.
Keunikan dari rangkaian ini adalah ia tetap beroperasi bahkan pada baterai yang sangat kosong: kisaran tegangan input adalah 3,5...18 volt. Namun, karena tidak ada stabilisasi tegangan keluaran, ketika baterai habis, tegangan beban secara bersamaan akan turun secara proporsional.
Karena rangkaian ini juga berfrekuensi rendah, diperlukan trafo serupa dengan yang digunakan pada inverter berbasis K561TM2.
Perbaikan rangkaian inverter
Perangkat yang disajikan dalam artikel ini sangat sederhana dan memiliki sejumlah fungsi. tidak dapat dibandingkan dengan analog pabrik. Untuk meningkatkan karakteristiknya, Anda dapat menggunakan modifikasi sederhana, yang juga memungkinkan Anda lebih memahami prinsip pengoperasian konverter pulsa.
Baca juga: Kami membuat mesin las semi-otomatis dengan tangan kami sendiri
Peningkatan keluaran daya
Semua perangkat yang dijelaskan beroperasi dengan prinsip yang sama: melalui elemen kunci (transistor keluaran lengan), belitan primer transformator dihubungkan ke masukan daya untuk waktu yang ditentukan oleh frekuensi dan siklus kerja osilator utama. Dalam hal ini, pulsa medan magnet dihasilkan, membangkitkan pulsa mode umum pada belitan sekunder transformator dengan tegangan yang sama dengan tegangan pada belitan primer dikalikan dengan rasio jumlah belitan pada belitan.
Oleh karena itu, arus yang mengalir melalui transistor keluaran sama dengan arus beban dikalikan dengan rasio lilitan terbalik (rasio transformasi). Arus maksimum yang dapat dilewati transistor menentukan daya maksimum konverter.
Ada dua cara untuk meningkatkan daya inverter: menggunakan transistor yang lebih kuat, atau menggunakan koneksi paralel beberapa transistor yang kurang kuat dalam satu lengan. Untuk konverter buatan sendiri, metode kedua lebih disukai, karena tidak hanya memungkinkan Anda menggunakan suku cadang yang lebih murah, tetapi juga menjaga fungsionalitas konverter jika salah satu transistor rusak. Dengan tidak adanya perlindungan kelebihan beban bawaan, solusi seperti itu akan secara signifikan meningkatkan keandalan perangkat buatan sendiri. Pemanasan transistor juga akan berkurang ketika beroperasi pada beban yang sama.
Menggunakan contoh diagram terakhir, akan terlihat seperti ini:
Shutdown otomatis ketika baterai hampir habis
Tidak adanya rangkaian konverter suatu perangkat yang secara otomatis mematikannya ketika tegangan suplai turun secara kritis, serius bisa mengecewakan Anda, jika Anda membiarkan inverter tersebut terhubung ke aki mobil. Melengkapi inverter buatan sendiri dengan kontrol otomatis akan sangat berguna.
Sakelar beban otomatis paling sederhana dapat dibuat dari relai mobil:
Seperti yang Anda ketahui, setiap relai memiliki tegangan tertentu yang kontaknya menutup. Dengan memilih resistansi resistor R1 (sekitar 10% dari resistansi belitan relai), Anda menyesuaikan momen ketika relai membuka kontaknya dan berhenti menyuplai arus ke inverter.
CONTOH: Mari kita ambil relai dengan tegangan operasi (U p) 9 volt dan hambatan belitan (R o) 330 ohm. Sehingga bekerja pada tegangan diatas 11 volt (U min), sebuah resistor dengan resistansi harus dihubungkan secara seri dengan belitanR n, dihitung dari kondisi kesetaraankamu r /R o =(sebentar -Ke atas)/R n. Dalam kasus kita, kita memerlukan resistor 73 ohm, nilai standar terdekat adalah 68 ohm.Tentu saja, perangkat ini sangat primitif dan lebih merupakan latihan pikiran. Untuk pengoperasian yang lebih stabil, perlu dilengkapi dengan rangkaian kontrol sederhana yang menjaga ambang batas mati dengan lebih akurat:
Dengan menggunakan konverter tegangan ini Anda bisa mendapatkan tegangan 220 volt dari baterai dengan tegangan 3,7 volt. Rangkaiannya tidak rumit dan semua bagian dapat diakses; konverter ini dapat ditenagai oleh lampu hemat energi atau LED. Sayangnya, perangkat yang lebih bertenaga tidak dapat dihubungkan, karena konverter berdaya rendah dan tidak dapat menahan beban berat.
Jadi, untuk merakit konverter kita membutuhkan:
- Transformator dari pengisi daya telepon lama.
- Transistor 882P atau analog domestiknya KT815, KT817.
- Dioda IN5398, analog dari KD226, atau dioda lainnya yang dirancang untuk arus balik hingga 10 volt daya sedang atau tinggi.
- Resistor (resistansi) 1 kOhm.
- Papan pengembangan.
Tentu saja, Anda juga memerlukan besi solder dengan solder dan fluks, pemotong kawat, kabel, dan multimeter (tester). Anda tentu saja dapat membuat papan sirkuit tercetak, tetapi untuk sirkuit yang terdiri dari beberapa bagian, Anda tidak boleh membuang waktu untuk mengembangkan tata letak trek, menggambarnya, dan mengetsa foil PCB atau getinax. Memeriksa trafo. Papan pengisi daya lama.
Solder trafo dengan hati-hati.
Selanjutnya kita perlu memeriksa trafo dan menemukan terminal belitannya. Ambil multimeter dan alihkan ke mode ohmmeter. Kami memeriksa semua kesimpulan satu per satu, menemukan kesimpulan yang “berdering” berpasangan dan menuliskan hambatannya.
1. Pertama 0,7 Ohm.
2. Kedua 1,3 Ohm.
3. Ketiga 6,2 Ohm.
Belitan dengan hambatan terbesar adalah belitan primer, 220 V disuplai ke sana. Di perangkat kami, ini akan menjadi belitan sekunder, yaitu keluaran. Sisanya terbebas dari penurunan tegangan. Bagi kami, mereka akan berfungsi sebagai yang utama (yang memiliki resistansi 0,7 ohm) dan bagian dari generator (dengan resistansi 1,3). Hasil pengukuran untuk transformator yang berbeda mungkin berbeda; Anda harus fokus pada hubungannya satu sama lain.
Diagram perangkat
Seperti yang Anda lihat, ini adalah yang paling sederhana. Untuk kenyamanan, kami telah menandai resistansi belitan. Trafo tidak dapat mengubah arus searah. Oleh karena itu, generator dipasang pada transistor dan salah satu belitannya. Ini memasok tegangan berdenyut dari input (baterai) ke belitan primer, tegangan sekitar 220 volt dihilangkan dari belitan sekunder.
Merakit konverter
Kami mengambil papan tempat memotong roti.
Kami memasang trafo di atasnya. Kami memilih resistor 1 kilo-ohm. Kami memasukkannya ke dalam lubang di papan, di sebelah trafo. Kami membengkokkan ujung resistor untuk menghubungkannya ke kontak transformator yang sesuai. Kami menyoldernya. Akan lebih mudah untuk mengamankan papan dengan semacam penjepit, seperti pada foto, sehingga masalah "tangan ketiga" yang hilang tidak muncul. Resistor yang disolder. Kami menggigit kelebihan panjang output. Papan dengan ujung resistor yang tergigit. Selanjutnya kita ambil transistornya. Kami memasangnya di papan di sisi lain transformator, seperti pada tangkapan layar (saya memilih lokasi bagian-bagiannya sehingga akan lebih mudah untuk menghubungkannya sesuai dengan diagram sirkuit). Kami menekuk terminal transistor. Kami menyoldernya. Transistor terpasang. Mari kita ambil dioda. Kami memasangnya di papan yang sejajar dengan transistor. Solder itu. Skema kami sudah siap.
Solder kabel untuk menghubungkan tegangan konstan (input DC). Dan kabel untuk mengambil tegangan tinggi yang berdenyut (output AC).
Untuk kenyamanan, kami mengambil kabel 220 volt dengan "buaya".
Perangkat kami sudah siap.
Menguji konverter
Untuk mensuplai tegangan, pilih baterai 3-4 volt. Meskipun Anda dapat menggunakan sumber listrik lainnya.
Solder kabel input tegangan rendah ke sana, perhatikan polaritasnya. Kami mengukur tegangan pada output perangkat kami. Ternyata 215 volt.
Perhatian. Tidak disarankan untuk menyentuh bagian saat listrik tersambung. Hal ini tidak begitu berbahaya jika Anda tidak memiliki gangguan kesehatan, terutama pada jantung (walaupun dua ratus volt, namun arusnya lemah), namun dapat “mencubit” dengan tidak nyaman.
Kami menyelesaikan pengujian dengan menghubungkan lampu neon hemat energi 220 volt. Berkat "buaya" ini mudah dilakukan tanpa besi solder. Seperti yang Anda lihat, lampunya menyala.
Perangkat kami sudah siap.
Nasihat. Anda dapat meningkatkan daya konverter dengan memasang transistor pada radiator.
Benar, kapasitas baterainya tidak akan bertahan lama. Jika Anda akan menggunakan konverter terus-menerus, pilihlah baterai berkapasitas lebih tinggi dan buatlah alasan untuk itu.
Ini adalah konverter boost sederhana yang dibangun pada NE555 m/s, yang di sini menjalankan fungsi generator pulsa. Tegangan keluaran dapat bervariasi antara 110-220V (diatur oleh potensiometer).
Lingkup aplikasi
Konverter ini ideal untuk memberi daya pada tabung jam Nixie atau amplifier daya rendah atau amplifier headphone, menggantikan catu daya transformator tegangan tinggi klasik. Tujuan pembuatan alat ini adalah untuk merancang jam berdasarkan indikator vakum yang rangkaiannya berperan sebagai sumber listrik tegangan tinggi. Konverter ini diberi daya pada 9 V dan mengkonsumsi arus sekitar 120 mA (pada beban 10 mA).
Prinsip pengoperasian rangkaian
Seperti yang Anda lihat, ini adalah konverter tegangan step-up standar. Frekuensi keluaran chip U1 (NE555) ditentukan oleh peringkat elemen R1 (56k), R3 (10k), C2 (2,2 nF), dan sekitar 45 kHz. Keluaran dari generator langsung menggerakkan transistor mosfet T1, yang mengalihkan arus yang mengalir melalui kumparan L1. Selama operasi normal, kumparan L1 secara berkala menyimpan dan melepaskan energi, meningkatkan tegangan keluaran.
Rangkaian inverter 555
Ketika transistor T1 (IRF740) menyala dan menyuplai daya ke koil L1 (100 μH) (arus mengalir dari sumber listrik ke ground - ini adalah tahap pertama. Pada tahap kedua, ketika transistor dimatikan, arus melalui kumparan sesuai dengan hukum pergantian menyebabkan kenaikan tegangan pada anoda dioda D1 (BA159) hingga terpolarisasi searah konduksi. Kumparan dilepaskan ke kapasitor C4 (2,2 μF). tegangan pada keluaran pembagi R5. (220k), P1 (1k) dan R6 470R tidak akan naik ke nilai sekitar 0,7 V. Ini akan menghidupkan transistor T2 (BC547) dan mematikan generator 555 tegangan keluaran turun, transistor T2 akan tertutup dan generator akan hidup kembali.
Papan siap untuk disolder Kapasitor C1 (470uF) menyaring tegangan suplai rangkaian. Tegangan keluaran diatur menggunakan potensiometer P1.
Perakitan konverter tanpa transformator
Rakitan konverter 9-150 volt Konverter dapat disolder pada papan sirkuit tercetak. Gambar PDF papan, termasuk gambar cermin dan lokasi bagian - . Pemasangannya sederhana dan penyolderan elemennya gratis. Masuk akal untuk menggunakan soket untuk chip U1. Perangkat harus diberi daya dengan tegangan 9V.
Konverter 50 kV yang sangat sederhana, yang pada dasarnya berisi tiga elemen. Semua komponen tersedia dan dapat dengan mudah ditemukan jika diinginkan.
Konverter tegangan tinggi dapat digunakan untuk berbagai eksperimen dengan listrik tinggi, sebagai ionizer, penguji integritas isolasi, dll.
Apa yang Anda perlukan:
- Transformator pemindaian linier dari TV mana pun dengan kinescope.
- Transistor efek medan IRFZ44 –
- Resistor 150 Ohm (1/2W).
Rangkaian konverter tegangan tinggi
Mari kita rakit semuanya di papan tempat memotong roti tanpa menyolder. Saya hanya akan menunjukkan karyanya kepada Anda, dan jika Anda menyukainya, Anda dapat mentransfernya ke papan yang lebih andal dan menyolder semua elemen.
Menghubungkan transistor, kalau ada yang belum tahu.
Kita perlu memutar belitan trafo. Gulungan tegangan tinggi akan menjadi asli. Kami mengambil kawat biasa, tidak terlalu tipis dan melilitkannya dalam 14-16 putaran. Kami akan membuat ketukan di tengah belitan.
Sekarang kami menghubungkan semuanya ke sirkuit kami. Hal terakhir yang harus dilakukan adalah menyambungkan daya. Berhati-hatilah saat Anda bekerja dengan tegangan tinggi. Jangan meletakkan tangan Anda di dekat trafo yang menyala.
Beri jarak kurang lebih 1 cm antara keluaran tegangan tinggi trafo dengan terminal di sisi yang lain. Dan baru kemudian menyajikan makanan. Jika menyala berarti generator bersemangat dan semuanya berfungsi dengan baik.
Jika akan digunakan dalam jangka waktu lama, disarankan memasang transistor pada radiator. Dan jika percikannya kecil, maka tegangannya bisa dinaikkan menjadi 10 atau 15 V.
