Схема преобразователя с 12 на 3 вольта

DC-DC преобразователь 12>3 Вольт, был создан для запитки маломощных плееров с питанием от двух пальчиковых батареек. Поскольку плееры были предназначены для работы в автомобиле, а бортовая сеть автомобиля доставляет 12 Вольт, то каким-то образом нужно было понизить напряжения до номинала 3-4 Вольт.

При заведенном двигателе автомобиля, напряжение бортовой сети повышается до 14 Вольт, это тоже нужно принять во внимание.

Недолго думая, решил изготовить самый простой понижающий преобразователь, если представленное устройство вообще можно назвать преобразователем. Конструкция DC-DC преобразователя довольно проста и основана на явлении спада напряжения, которое проходит через кристалл полупроводникового диода. Как известно, проходя через полупроводниковый диод, номинал постоянного напряжения спадает в районе 0,7 Вольт. Поэтому, чтобы получить нужный спад напряжения, были использованы 12 дешевых полупроводниковых диода серии  IN4007. Это обычные выпрямительные диоды с током 1 Ампер и с обратным напряжением порядка 1000 Вольт, желательно использовать именно эти диоды, поскольку они являются самым доступным и дешевым вариантом. Ни в коем случае не стоит использовать диоды с барьером Шоттки, на них спад напряжения слишком мал, следовательно, для наших целей они не подходят.

После диодов желательно поставить конденсатор (электролит 100-470мкФ) для сглаживания пульсаций и помех.

Выходное напряжение нашего «DC-DC преобразователя» составляет 3,3-3,7 Вольт, выходной ток (максимальный) до 1 Ампер. В ходе работы диоды должны чуток перегреваться, но это вполне нормально.

Весь монтаж можно выполнить на обычной макетной плате или же навесным образом, но не стоит забывать, что вибрации могут разрушить места припоев, поэтому в случае использования навесного варианта, диоды желательно приклеить друг к другу с помощью термоклея.

Аналогичным способом можно понизить напряжение бортовой сети автомобиля до 5 Вольт, для зарядки портативной цифровой электроники — планшетных компьютеров, навигаторов, GPS приемников и мобильных телефонов.

Сразу после первого вояжа на машине с семьёй на море возникла идея сделать в автомобиле стационарную разводу розеток под USB для зарядки мобильных устройств. Кстати сейчас новые автомобили стали уже комплектовать с инверторами на 220В и соответственно розетками на 5В.

Я таких машин ещё не встречал.
Да, в продаже если и есть адаптеры на для мобильных ПК то они предназначены для зарядки одного, максимум двух устройств при условии, что второе устройство не такое уж мощное. У меня в машине и так постоянно подключены 3 адаптера, но спрятаны они под колодкой предохранителей.

А пассажиры пользуются адаптером, который втыкается в разъём в пепельнице, что мне не очень удобно, так как его постоянно задеваю при переключении передач. После дня пути обычно у пассажиров разрежаются все устройства и начинается возня с зарядками мобильников. Приходится даже свой навигатор отключать, чтобы зарядить чьё-нибудь устройство.

Можно было сделать, как делают многие, покупают колодку на несколько адаптеров и сопли проводов тянутся по всему салону. И так требуется устройство выдающие положенные 5 вольт и мощностью 10 А. Много? Прикинем: 4 телефона, потребляют около 1 А каждый, планшет порядка 2 А, навигатор больше 0,5 А видеорегистратор тоже 0,5 А и радар-детектор около 0,5 А. И того 7, 5 А.

В процессе было собрано 3 преобразователя, но не один не мог выдерживать и 3 А продолжительное время. Один так вообще загорелся.

Нормально заработала только эта схема.

Схема преобразователя DC/DC на MC34063

Плата устройства

Сборочный чертёж

Да, моя плата далека от идеала, умение разводить плату сравнимо с талантом. Полевик с диодом расположил так, чтобы можно было прицепить практически любой радиатор, сделав плату чуть длиннее, а крепёж уже по месту. Специально подгонять плату под корпус не стал в виду отсутствия такового. Все детали нашлись в первом раскуроченном блоке питания компьютера.

Для изготовления устройства понадобилось:

1. Конденсатор керамический С1 470 пФ (1шт)
2. Конденсатор электролитический С3,С5,С6 1000 мкФ, 16В (3шт)
3. Конденсатор электролитический С2 100 мкФ, 16В (1шт)
4. Конденсатор электролитический С4 470 мкФ, 25В лучше 50В(1шт)
5. Индуктивности DR1, DR2 типа гантелька (2шт)
6. Трансформатор импульсный DR3 кольцевой (1шт)
7. Индуктивность типа пенёк DR4 (1шт)
8. Винтовой клемник J1 (1шт)
9. Резистор R1 1,2 кОм (1шт)
10. Резистор R2 3,6 кОм (1шт)
11. Резистор R3 5,6 кОм (1шт)
12. Резистор R4 2,2 кОм (1шт)
13. Резистор R5 2,2 кОм или 1 кОм на 1ват (1шт)
14. Микроконтроллер U1 MC34063
15. Диод VD1, VD3 FR155 (2шт)
16. Диод VD2 SBL25L25CT (1шт)
17. Транзистор биполярный VT1 2SC1846 (1шт)
18. Полевой транзистор IRL3302 (1шт)
19. Панелька DIP8 (1шт)
20. Корпус по произвольным размерам

Основные компоненты: это сама микросхема U1, импульсный трансформатор DR3, мощный N канальный полевик VT2(может быть любым используемый в цепях питания) и диодная сборка VD2. Трансформатор VD3 изготовил из такого же трансформатора с того самого БП. Кольцо из пресспермалоя, желтого цвета. 27мм. Первичную обмотку набил проводом 2мм 22 витка, вторичную обмотку намотал проводом тоньше, 0,55 мм 44 витка.

Индуктивности DR1 DR2 типа гантелька взял как есть из БП. Индуктивность типа пенёк DR4 тоже самое. Транзистор и диод разместил на радиаторе от того же БП.

Всё собрал на печатной плате собственной разработки. В ходе лабораторных испытаний пришлось внести изменения в предложенную автором схему. Дело в том что сам автор указывает на то что резистор R5 греется, даже замена на более мощный резистор проблему не решает. В течении часа резистор этот у меня почернел и обуглился.

Решил попробовать увеличить сопротивление до 2,2кОм и всё греться он перестал. Транзистор VT1, перестраховался, заменил на более мощный. Трансформатор DR3 тоже сначала не много грелся, перемотал, добавил количество витков в первичную и во вторичную обмотки, стало 30 и 60.

Не знаю, что там с фронтами открытия полевого транзистора но схема работает нормально, при нагрузке в 2А устройство остаётся холодным. Радиаторы на транзистор и диод можно большие не ставить. Поставил на выходе +5В ферритовое кольцо, для уменьшения помех.

Вот мой первый, рабочий, испытательный прототип.

Испытание на сопротивление 1Ом сопротивление быстро нагрелось сила тока на фото.

И последние, кипятильник на 5В в работе. Смотрите силу тока на фото. Да вот тут уже начали греться транзистор с диодом.

Испытывал свой преобразователь на 5 А работал почти весь день так немного тёплый. Потом нашёл старый блок питания от монитора которого уже нет. Плату пустил в разбор, в корпус уместил свою схему. Транзистор и диод расположил на кулере от старого ноутбука. В противоположной стороне коробки просверлил ряд отверстий. Очень даже получилось ничего. Воздух будет прокачиваться через всю схему.

Готовое устройство на установку в автомобиль.

Розетки двойные под USB планирую врезать в одну в переднюю панель вместо кнопки-зглушки и вторую к задним пассажирам в подлокотник передних сидений. Также думаю одинарную розетку в панель передней левой стойки и подвести питание к видеорегистратору который находится у зеркала. По данной схеме можно собрать вообще универсальный блок питания, то есть добавить каскад преобразования из 12В в 19В для питания ноутбука, что планирую в будущем.

Архив к статье: скачать…

Автор; Максим Батурин   г.Мурманск

Похожие статьи:

Исходные данные:  мотор-редуктор рабочее напряжение у которого 5 Вольт при токе 1 А и микроконтроллер ESP-8266 с чувствительным на изменение рабочим напряжением питания 3,3 Вольт и с пиковым током до 600 миллиампер. Все это необходимо учесть и запитать от одной аккумуляторной литий-ионной батареи 18650 напряжением 2,8 -4,2 Вольт.

Собираем схему приведенную ниже:  аккумулятор литий-ионный 18650 напряжением 2К,8 -4,2 Вольт без внутренней схемы зарядного устройства  -> присоединяем  модуль на микросхеме TP4056 предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов с функцией ограничения разряда аккумулятора до 2,8 Вольт и защитой от короткого замыкания (не забываем что этот модуль запускается при включенном аккумуляторе и кратковременной подачи питания 5 Вольт на вход модуля от USB зарядного устройства, это позволяет не использовать выключатель питания, ток разряда в ждущем режиме не очень большой и при долгом не использования всего устройства оно само выключиться при падении напряжения на аккумуляторе ниже 2,8 Вольт)

К модулю TP4056  подключаем модуль на микросхеме  MT3608  — повышающий DC-DC (постоянного в постоянный ток) стабилизатор и преобразователь напряжения с 2,8 -4,2 Вольт аккумулятора до стабильных 5 Вольт 2 Ампера — питания мотор-редуктора.

Параллельно к выходу модуля MT3608 подключаем понижающий DC-DC стабилизатор-преобразователь на микросхеме MP1584 EN предназначенный для стабильного питания 3,3 Вольта 1 Ампер микропроцессора ESP8266.

Стабильная работа ESP8266 очень зависит от стабильности напряжения питания. Перед подключением последовательно модулей DC-DC стабилизаторов-преобразователей не забудьте настроить переменными сопротивлениями нужное напряжение, поставьте конденсатор параллельно клеммам мотор-редуктора что бы тот не создавал высокочастотных помех работе микропроцессору ESP8266.

Как видим из показаний мультиметра при присоединении мотор-редуктора напряжение питания микроконтроллера ESP8266 НЕ ИЗМЕНИЛОСЬ!

Зачем нужен СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ. Как использовать стабилизаторы напряжения

Знакомство со стабилитронами, расчет параметрического стабилизатора; использование интегральных стабилизаторов; конструкция простого тестера стабилитронов и другое.

Наименование	MP1584EN	Монолитные Power Systems
Описание	3А, 1.5MHz, 28В Step-Down конвертер
MP1584EN Технический паспорт PDF (datasheet) :
Image Info: MP1584 MP1584 представляет собой высокочастотный 1.5 мГц понижающий стабилизатор-преобразователь DC-DC (постоянный в постоянный ) напряжения с интегрированным выходным МОП-транзистором. Он обеспечивает выходной ток 3A с текущим контролем стабильности,  быстрым реагированием  и легкой компенсацией напряжения. Диапазон входного напряжения от 4.5 Вольт до 28 Вольт охватывает большинство  понижающих приложений, в том числе в автомобильной сфере. 100 мкА оперативный ток покоя позволяет использовать модуль в спящем режиме от батарейного питания. Эффективность преобразования в широком диапазоне нагрузки достигается путем уменьшения частоты переключения при малой нагрузке, чтобы уменьшить потери при коммутации  затвора выходного транзистора. mp1580 DC-DC преобразователь MP1584 (Видео)

*Описание MP1584EN

**Приобрести можно в магазине Your  Cee

Наименование	MP2307	Монолитные Power Systems
Описание	3A, от 4.75 Вольт до 23 Вольт, 340KHz,   понижающий преобразователь
MP2307 Спецификация PDF (datasheet) :
Image Info: MP2307 MP2307 представляет собой монолитный синхронный понижающий стабилизатор-преобразователь DC-DC (постоянный в постоянный ) . Устройство объединяет 100 миллионов МОП-транзисторов, которые обеспечивают 3A постоянного тока нагрузки в широком рабочем входном напряжении от 4.75 Вольт до 23 Вольт.  Регулируемый плавный пуск предотвращает броски тока при включении/отключении, ток питания ниже 1 мкА. Это устройство, доступный в SOIC корпусе с 8 выводами, обеспечивает очень компактное решение системы с минимальной зависимостью от внешних компонентов. 1. Термостойкий  8-контактный SOIC корпус. 2. 3A — непрерывный выходной ток 4A — пиковый выходной ток. 3. Широкий диапазон рабочего входного напряжении от 4.75 Вольт до 23 Вольт.

MP2307N

*Приобрести можно в магазине Your  Cee

Наименование	XL6009	XLSEMI
Описание	4A, 400kHz, входное напряжение 5~32V / выходное напряжение 5~35V, коммутируемый повышающий преобразователь DC / DC
XL6009 Технический паспорт PDF (datasheet) :
Готовый модуль повышающего преобразователя напряжения XL6009 Общее описание XL6009 является повышающим преобразователем постоянного в постоянный ток с широким диапазоном входного напряжением,  который способен генерировать положительное или отрицательное выходное напряжение. Повышающий DC / DC конвертер  XL6009 служит для поднятия напряжения. Используется при подаче питания к ESP8266, Arduino и других микроконтроллеров от аккумулятора или блока питания с низким напряжением. А также для питания подключенных сенсорных и исполнительных модулей  к ESP8266, Arduino и другим микроконтроллерам  работающих от напряжения  выше 3.3 Вольт прямо от источника питания самого контроллера.Характеристики: Входное напряжение 5~32V Выходное напряжение 5~35V Входной ток 4А (макс), 18мА без нагрузки Конверсионная эфективность более 94% Частота 400кГц Габариты 43x14x21мм Таблица характеристик при различных напряжениях: Входное, V Выходное, V сила тока, A мощность,Вт 5 12 0,8 9,6 7,4 12 1,5 18 12 15 2 30 12 16 2 32 12 18 1,6 28,8 12 19 1,5 28,5 12 24 1 24 3 12 0,4 4,8 Повышающий преобразователь напряжения XL6009 (Видео)

http://dwiglo.ru/mp2307dn-PDF.html

Китайские стабилизаторы для самоделкиных. Часть 1.

Китайские стабилизаторы для самоделкиных. Часть 2.

Китайские стабилизаторы для самоделкиных. Часть 3.