Перетворювачі напруги призначені для підвищення або зниження рівня вихідної напруги або зміни його полярності щодо вхідного з мінімальними втратами.

Як правило, такі перетворювачі найчастіше орієнтовані на роботу з індуктивним навантаженням – накопичувачем енергії. При періодичному процесі накопичення / скидання накопиченої енергії та реалізації певних схемотехнічних рішень можна цілеспрямовано змінювати рівень і знак вихідної напруги.

Перетворювачі напруги на основі спеціалізованих мікросхем були детально розглянуті в моїй попередній монографії

[28.1]. У цьому зв’язку розглянемо нижче не включені в той видання схемні рішення.

Рис. 28.7. Схема понижуючого перетворювача напруги на мікросхемі LM723

Мікросхеми серії LM723 можна використовувати як понижуючих перетворювачів напруги [28.2]. Варіанти таких схем для отримання вихідного зниженої напруги позитивної та негативної щодо загального проводу полярності наведено на рис. 28.1 і рис. 28.2.

Більшість мікросхем, призначених для перетворення напруги, можуть працювати тільки від джерел позитивного напруги. Нетрадиційне включення мікросхеми перетворювача напруги МАХ761 дозволило використовувати її в схемі, що живиться джерелом негативної напруги, представленої на рис. 28.3 [28.3].

Рис. 28.2. Схема понижуючого перетворювача напруги негативної полярності на мікросхемі LM723

Рис. 28.3. Схема включення мікросхеми перетворювача напруги МАХ761 при живленні від джерела негативної напруги

ККД перетворювача досягає 86% при струмі навантаження до 0,4 А. Як VD1 використаний «надшвидкий» діод Шотткі (General Semiconductor).

Мікросхема КР1446ПН1Е (прототип – мікросхема МАХ756) являє собою імпульсний підвищує перетворювач напруги з ККД до 80%. Представлена ​​на рис. 28.4 і рис. 28.5 [28.4]. Вхідна напруга 0,9-5,0 В; вихідна – або 3,3 В, або 5,0 В за вибором користувача при струмі навантаження до 100 мА.

Типова схема перетворювача напруги на мікросхемі КР1446ПН1Е наведена на рис. 28.5. Вибір вихідної напруги виробляється підключенням виведення 2 мікросхеми до загального проводу (івих = 3,3 В) або до висновку 6 (UBbIX = 5,0 В). Дросель L1 повинен мати високу добротність і намотаний проводом діаметром не менше 0,5 мм на штирьового осерді. Він повинен бути приєднаний до мікросхеми проводом мінімальної довжини. В якості діода VD1 використаний в цілях підвищення ККД діод Шотткі.

Перетворювач напруги на мікросхемі TPS61042 (фірма Texas Instruments) працює при подачі на нього напруги живлення понад 2,5 Ву рис. 28.6 [28.5, 28.6]. Вихідна напруга перетворювача 16,2 В при струмі навантаження до 30 мА. ККД перетворення при вхідній напрузі 2,5 В становить 80%, при 5 В – наближається до 86%. Рекомендоване значення індуктивності L1 лежить в межах 2,2-47 мкГн.

Рис. 28.6. Схема перетворювача напруги на мікросхемі TPS61042

Рис. 28.5. Схема перетворювача постійної напруги на. мікросхемі КР7446ПН1Е

Рис. 28.4. Структурна схема мікросхеми КР1446ПН1Е

Надяскраві світлодіоди білого світіння мають високий ККД. Це дозволяє використовувати їх в якості робочих елементів портативних джерел світла – ліхтариках. Такі світлодіоди відрізняються від звичайних підвищеним робочою напругою, зазвичай понад 3 В, у зв’язку з чим звичайні способи харчування безпосередньо від батареї гальванічних елементів малоприйнятні. З цієї причини зазвичай живлять ультраяркие світлодіоди через що підвищують напруга перетворювачі напруги. Схеми подібних перетворювачів представлені на рис. 28.7 і рис. 28.8 [28.7].

Для живлення ультраяскравий світлодіода електричного ліхтарика від одного гальванічного елемента (акумулятора) С. Баширов використовував перетворювач напруги на мікросхемі КР1446ПН1, включений за типовою схемою з вихідним напругою 3,3 В, рис. 28.7 [28.8].

Перетворювач, рис. 28.8

[28.7], виконаний на мікро-

Рис. 28.7. Схема перетворювача напруги на мікросхемі КР1446ПН1 для харчування надяскравого світлодіода ліхтарика

воді від дроселя мережевого фільтра малопотужного імпульсного джерела живлення – кільці К10х4х5 з молібденового пермаллоя з магнітною проникністю 60. Можна використовувати і дроселі на 40-199 мкГн з активним опором обмотки не більше 0,1 Ом, розраховані на струм не менше 1 А, наприклад, серії ДМ з стрижневим магнитопроводом.

схемою МАХ756, працює при зниженні напруги живлення до 0,4 В. Граничний струм навантаження – до 200 мА (для чотирьох світлодіодів L-53PWC, використаних у схемі, – Пома). Максимальний ККД перетворювача – 87 %.

Дросель перетворювача містить 35 витків дроту ПЕВ-2 0,28, намотаних на магнітопро-

Сучасні сверхяркие світлодіоди білого світіння вимагають для свого харчування напруги не нижче 3,5 В. На таких світлодіодах можуть бути виготовлені мініатюрні високоефективні ліхтарики. Якщо використовувати для їх харчування пару портативних «гудзикових» літієвих батарей, наприклад, CR2025 або CR2032, розрахованих на напругу 3 В і гасити надмірне напруження резистором, то ККД використання джерела живлення ледь перевищить 58%.

Мікросхема широтно-імпульсного модулятора BTS629. Вирішити проблему перетворення напруги з високим ККД можна при застосуванні спеціалізованої мікросхеми широтно-імпульсного модулятора фірми Siemens – DAI BTS629 (рис. 28.9) [28.9]. Яскравість світіння світлодіода можна плавно регулювати потенціометром R1, змінюючи ширину імпульсу.

Рис. 28.8. Перетворювач напруги на мікросхемі МАХ756 для живлення світлодіодів кишенькового ліхтарика

Рис. 28.9. Схема мініатюрного світлодіодного ліхтарика з ККД перетворення енергії батареї до 90%

При використанні елементів CR2025 ємністю 170 мА-ч, кишеньковий ліхтарик буде безперервно працювати до 15 год, для CR2032 (230 мА-ч) – 21ч.

Лінійка перетворювачів серії ВР504х. Більшість портативних радіоелектронних пристроїв отримує харчування від мережі. У цьому зв’язку особливо актуальна проблема створення портативних високоефективних перетворювачів мережевої напруги в постійну напругу низького рівня при високому ККД. Для вирішення цього завдання фірма Rhom створила лінійку перетворювачів серії ВР504х, рис. 28.10-28.14, табл. 28.1 [28.10].

Очевидний недолік застосування подібних мікросхем в тому, що вихід джерела живлення не ізольований від мережі живлення, що може призвести до ураження споживача електричним струмом. У цьому зв’язку при використанні подібних перетворювачів слід вживати заходів по виключенню можливого контакту тіла людини з токонесущей конструкціями пристрою.

Характеристики мікросхем перетворювачів напруги серії ВР504х, ВР5085 Таблиця 28.7

Напруга мережі (вхідний напруга перетворювачів) може варіюватися в межах 226-390 В (типове значення 282 В) при частоті 50 (60) Гц.

Рис. 28.7 0. Структурна схема мікросхеми ВР504 7А

Типові схеми включення мікросхем серії ВР504х наведено на рис. 28.11 і 28.13 [28.10]. Як діодів випрямляча рекомендується використовувати діоди, розраховані на зворотне напруга не нижче 700- 800 В при середньому випрямленном струмі не менше 0,5 А і піковому струмі до 20 А.

Конденсатор С1 може бути ємністю

Рис. 28. П. Схема бестрансформаторного перетворювача напруги на мікросхемі ВР5041А

3.3-10 мкФ і розрахований на напругу 450 В. Конденсатор фільтра СЗ може мати ємність 100-470 мкФ. Резистор фільтра R1 повинен бути опором 10-22 Ом потужністю 0,25 Вт Конденсатор С2 – плівковий, на напругу не нижче 400 В. Він повинен бути розміщений в безпосередній близькості від виведення входу мікросхеми.

Мікросхеми серії ВР5042, ВР5047, ВР5048, схеми яких представлені на рис. 28.12 і рис. 28.13, використовують зовнішню котушку індуктивності. Конденсатор С1 має ємність

3.3-22 мкФ і розрахований на напругу 450 В. Конденсатор фільтра СЗ може мати ємність 100-470 мкФ. Резистор фільтра R1 повинен бути опором

10-22 Ом потужністю 0,25 Вт Конденсатор С2 – плівковий, ємністю 0,1-0,22 мкФ на напругу не нижче 400 В. Для захисту мікросхеми від пошкодження паралельно клем живильної мережі рекомендується встановити варістор, а в розрив дроту, що з’єднує вхід мікросхеми – плавкий або багаторазовий запобіжник FU1. Зовнішня котушка індуктивності повинна витримувати струм не менше 0,4 А. Індуктивність цієї котушки при використанні мікросхем ВР5048, ВР5048-15, ВР5042-15, становить 1 мГн для ВР5048-24, ВР5047А24 – 1,5 мГн.

Особливо варто виділити мікросхему ВР5046 (рис. 28.14), яка дозволяє на відміну від раніше розглянутих мікросхем отримати вихідну

напруга іншої полярності. Дросель L1 має індуктивність 0,47 мГн для мікросхеми ВР5046-5 і 1,5 мГн для мікросхеми ВР5046 і розрахований на струм не менше 0,57 і 0,3 А, відповідно.

Мікросхема ВР5085-15 відрізняється від мікросхем серії ВР504х цоколевкой, хоча і виконана в корпусі SIP16. Типова схема її включення показана на рис. 28.15 [28.10].

З виходу перетворювача можна знімати два напруги: 5 Б і 15 В при максимальному струмі навантаження 350 мА і 80 мА, відповідно. Конденсатори фільтру СЗ і С4 можуть мати ємність 220-1000 мкФ. Рекомендоване значення ємності конденсатора С1 33-820 мкФ на напругу 450 В.

Дросель L1 має індуктивність 1 мГн і розрахований на струм не менше 0,6 А.

Рис. 28.14. Схема бестрансформаторного перетворювача напруги на мікросхемі ВР5046

Рис. 28.15. Схема бестрансформаторного перетворювача напруги з вихідними напругами 5 і 15 В на мікросхемі ВР5085-15

Рис. 28.16. Схема джерела живлення на мікросхемі SR036 (SR037) без гальванічної розв’язки від мережі живлення

Перетворювач напруги на мікросхемі SR036 (SR037), Рис. 28.16, виробленої фірмою Supertex, дозволяє отримати на виходах стабілізовану напругу 3,3 В (Або 5,5 В для мікросхеми SR037), І 18 Б, відповідно, при струмі навантаження по кожному з каналів до 30 мА [28.11,28.12].

Шустов М. А., Схемотехніка. 500 пристроїв на аналогових мікросхемах. – СПб .: Наука і Техніка, 2013. -352 с.