Это схема понижающего 24 вольта в 12 вольт, на ток 20А и мощность 400 Ватт DC-DC преобразователя. При необходимости снизить напряжение до стандартных 12В некоторые применяют обычный понижающий стабилизатор. Возможно это и оправдано, если надо подключить небольшую автомагнитолу, но когда устройство работает с токами десятки ампер — это не вариант. В схеме обычного линейного регулятора на 20А, возникнут огромные потери, и так делать совсем не рекомендуется. Преобразователь же имеет гораздо более высокую производительность.
Принципиальная схема преобразователя 24-12В
Характеристики инвертора 24-12:
- Выходной ток: 20A на 12V (15A непрерывного и 30A мгновенного),
- Входное напряжение: 18-30В постоянного тока,
- Выходное напряжение: от 5 до 20В,
- Рабочая Частота: 70kHz,
- Эффективность: 95%,
- Максимальная мощность 400 Вт,
- Защита: 30А.
Схема разработана с целью повышения производительности и максимальной простоты. Она может использоваться в различных устройствах, таких как солнечные батареи или просто снижения напряжения у 24-вольтовых транспортных средств. Микросхема 7812 обеспечивает фиксированное напряжение +12 в для питания драйвера IR2111, ШИМ-модуля и контроллера температуры.
Принципиальная схема модуля генератора
Модуль PWM генерирует колебания с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на выходах S1, S2, этот сигнал пропорционален настоящего намерения в VSF точки выходной цепи (выходное напряжение источника) и запись модуля, эти точки находятся на положительной обратной связи модуля, определенное значение достигается путем изменения её значения резистором P1 в модуле PWM. Печатная плата — в архиве.
Модуль контроля температуры отвечает за поддержание температуры усилителя на транзисторах MOSFET. Можно его не использовать вообще, а подать питания на кулер напрямую.
Усилитель сигнала задающего генератора собран на драйвере для MOSFET — IR2111. ШИМ-колебания после смешения на диодах имеет результирующий сигнал — прямоугольную волну с фиксированной частотой 70kHz, ширина импульса от 0% до 98%. Далее выход прямоугольного сигнала усиливается каскадами на Т1, Т2, Т3, отфильтровается дросселем L2. После L2 он выпрямляется группой диодов D10 и D11 — это высокопроизводительные типа Шоттки, подходящие для применения в импульсных источниках питания. И, наконец, напряжение 12В фильтруется и стабилизируется двумя электролитическими конденсаторами С10, С11. В итоге напряжение питания получается очень стабильное.
Недавно мы рассматривали устройство понижающее напряжение с 24 до 12 вольт, а теперь изучим повышающий преобразователь 12-24 В. Этот DC-DC преобразователь собран на основе специализированной микросхемы LM2585 производства Texas Instruments. Схема понадобилась для использования в авто (в частности для зарядки ноутбука на 20 В) и была выбрана за предельную простоту, требующую минимального числа внешних компонентов. Элемент переключения — транзистор, интегрирован внутрь регулятора, и способен выдерживать максимальный ток 3А и 60V напряжения. Частота переключения определяется параметрами внутреннего генератора и зафиксирована на 100 кГц. Дополнительные функции — схема плавного пуска, чтобы устранить скачки тока во время пуска и внутреннее ограничение тока. Поддержание точности выходного напряжения составляет 4% в зависимости от нагрузки.
Схема преобразователя 12-24 В
Плата печатная преобразователя 12-24
Технические характеристики преобразователя
- Vin 10-15V DC
- Vout 24V
- Iout 1А
- частота 100 кГц
Вообще сама микросхема обладает более широким диапазоном напряжений и токов. Входное напряжение 4-40 В, выходное до 60 вольт, а предельный ток 3 ампера. Более подробно изучайте в даташите на LM2585.
Входные конденсаторе и диоде должны располагаться достаточно близко к регулятору, чтобы свести к минимуму индуктивности. Элементы IC1, L1, D1, C1, C2, C5, C6 — основные части, используемые в преобразователе напряжения. Конденсатор С3 при монтаже должен располагаться как можно ближе к IC1. Конденсаторы выбирайте типа low ESR с низким сопротивлением постоянному току.
При максимальной выходной мощности, заметна значительная выработка тепла, по этой причине микросхема монтируется непосредственно на общей земле платы.
Графики работы инвертора
Последний график показывает пульсации выходного напряжения и тока индуктивности. Мы видим, что пульсации выходного напряжения составляет около 0,6 Vpp и пиковый ток 2,4 А. Дроссель в конструкции использован на 5 A постоянного тока, поэтому он может легко выдержать такой ток и без особого нагрева катушки.
Нередко в автомобилях с бортовым напряжением 24 В требуется подключить тот или иной потребитель, рассчитанный на 12 В. При этом обычно КПД преобразователя особой роли не играет, поскольку в дороге бортовая сеть питается от генератора, здесь гораздо важнее простота и надежность. Предлагаемый адаптер содержит всего 4 детали и не требует особых знаний и навыков для повторения.
Адаптер собран на интегральном стабилизаторе серии КР1880, предназначенном для работы в бортовой сети автомобиля, потому особых мер защиты от помех и высоковольтных выбросов принимать не понадобилось. Поскольку микросхема способна отдать в нагрузку ток 1 А, а рассеиваемая кристаллом мощность не должна превышать 15 Вт, в качестве усилителя тока используется мощный транзистор VT1.
Если конструкция будет встраиваться в бортовую сеть «навечно», то от диода VD1 можно отказаться. Он служит для защиты устройства при переполюсовке (неправильном подключении к «+» и «-»). Единственный, пожалуй, недостаток подобной схемы – отсутствие защиты от короткого замыкания по выходу, но этот вопрос легко решается установкой в цепь питания предохранителя на 8-10 А.
Микросхема и транзистор устанавливаются на общий радиатор через изолирующие прокладки, в качестве радиатора при стационарной установке могут служить массивные металлические детали кузова автомобиля. При достаточных размерах радиатора (не менее 800 см2) ток, отдаваемый схемой в нагрузку, может достигать 5 А.
Этот преобразователь напряжения отлично подойдет для включения компьютерного вентилятора от 24 В, когда нехватает стандартной скорости вращения от 12 вольт. Предложенная схема рассмотренная ниже позаимствована для питания УФ лампы в одном из сканнеров.
Схема преобразователя постоянного напряжения с 12 до 24 Вольт
Основным компонетом конструкции является трансформатор на ферритовом сердечнике диаметром 30 мм. Если в его конструкции взять броневой ферритовый магнитопровод, то схема будет работать гораздо лучше. Броневой ферритовый магнитопровод можно взять из старого блока питания персонального компьютера, или в схеме сгоревшей люминесцентной лампы.
Медной проволоки на сердечник придётся потратить совсем чуток, причем витки можно намотать достаточно тонким проводом. Первичная обмотка состоит всего из четырех витков, две вторичные наматываются из 13 витков каждая. Первичная обмотка укладывается в противоположном направлении, по отношению к вторичным. Начало первой одной вторичной обмотки соединено с концом второй. На схеме, точками возле «спиралек», показаны начала обмоток.
Так как, для наших задач, ток на выходе не превышает 500 мА, то можно применить биполярные транзисторы типа: 2N3904, 2N4401, PN2222, MPS2222, C945, NTE123AP. Если выходной ток нужен побольше, тогда нужно взять транзисторы помощнее, например D965, (Их можно позаимствовать из фотовспышки старого фотоаппарата). Если на выходе нужен ток выше 5 А, тогда следует использовать силовые ключи на составных транзисторах, допустим TIP120 или TIP3055. Но в этом случае диоды применяемые в схеме, должны быть рассчитаны на протекающий ток свыше 10 А, а сами ключи, рекомендуется разместить на радиаторы охлождения.
Диоды в обычном исполнение подойдут любые, главное чтоб они могли запираться при обратной полярности тока за 35 наносекунд или быстрее. Можно взять диоды 1N914 и 1N4148, но учтите они рассчитаны на прямой ток не выше 4 А. При подключении к преобразователю напряжения низкоомной нагрузки, следует использовать выпрямители SUF30J, UF510, UF540, которые способны работать при больших токах 15 – 20 А.
Конденсаторы выбираем любые с изоляционной обкладко. Емкости на 100 пФ и 470 пФобычные, применяются для фильтрации высоких частот. Конденсатор на выходе схемы, с номиналом емкости 1,5 мкФ электролитический. По напряжению емкости следует выбирать в два раза выше, действующего напряжения в схеме.
Катушка индуктивности нужна на номинал около 1 мГн. Таких катушек очень много готовых в различной радиоаппаратуре.
Резисторы берем с небольшим запасом по мощности. Оптимально для данной конструкции подойдут сопротивления по 0,5 Вт.
Преобразователь напряжения с 12 до 24 Вольт на таймере NE555
Этот DC-DC преобразователь подойдет тем, кому не важен большой ток на выходе. Т.к в данном исполнение на микросхеме NE555, на выходе всего 50 мА.
