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 искал схему, которая бы преобразовывала с 24 вольт на 12 и наткнулся на несколько схем с линейными стабилизаторами на 20А. Это решение достаточно простое, но в силу больших потерь, которые в этом случае возникают, нецелесообразное. В идеале при включенном конверторе должны достигаться высокие эксплуатационные характеристики. В конце концов, меня не устроил ни один из вариантов, и я решил разработать свой собственный.
Параметры цепи:
Напряжение на входе: от 18 до 30В постоянного тока, напряжение на выходе: от 5 до 20В. Рабочая частота: 70кГц, КПД: 95%, максимальная мощность 400Вт. Защитные приспособления: На входе (30А) в цепи F1, при полярности цепи D1 и F1.
Цепь разработана, чтобы достичь наибольшего КПД с текущими компонентами и качеством, а с другой быть настолько простой, насколько это возможно и использоваться для разных целей, например, при понижении напряжения на 24В транспортных средствах.
В начале цепи находится 24В разъем питания постоянного тока CN1, CN2 и диод D1, который позволяет подключать цепь при любой полярности. В качестве регулятора типа 7812, данная цепь обеспечивает фиксированное напряжение +12В для питания регулятора IR2111, широко-импульсного модулятора (ШИМ) и регулятора температуры.
ШИМ отвечает за модуляцию длительности прямоугольного импульса на выходах S1, S2, этот сигнал пропорционален текущему напряжению на выводах VSF выходной цепи (выходной источник напряжения) и модуля входа, эти выводы образуют петлю положительной обратной связи модуля, они выводят напряжение, которое достигается изменением значения триммера P1 в ШИМ.
Модуль регулирования температуры отвечает за поддержание температуры силового МОП-транзистора и цепи в пределах допустимой, этот регулятор также снижает потребление энергии и шум от вентилятора, останавливая его, когда в нем нет необходимости.
Усилитель построен на основе регулятора для МОП-транзистора IR2111, данный компонент содержит в себе все необходимое для управления и регулирования мощности МОП-транзистора при схеме полумост. Сигнал от ШИМ входит в контактный модуль (2) IC1 через два диода, которые объединяют два выходных сигнала S1, S2, и уравнительный резистор R3, результирующий сигнал – прямоугольная волна с фиксированной частотой 70кГц модулированной длительностью от 0 до максимум 98%, в зависимости от напряжения +12В.
Прямоугольный сигнал усиливается каскадом усилителя T1, T2, T3, фильтруется с помощью катушки индуктивности L2 с высокоиндуктивным ферритовым тороидальным сердечником, который очень часто используется в источниках питания, включенных на фильтрацию выходных сигналов и напряжений, чтобы насколько возможно устранить высокочастотную составляющую (высокую частоту) постоянного напряжения при отключении источника.
После того как напряжение на L2 выпрямляется группой диодов D10, D11 типа Шотки с высоким КПД, запирание диода происходит с малым внутренним сопротивлением и высокой рабочей частотой, чтобы использоваться в импульсных источниках питания. В конце цепи осуществляется фильтрация и стабилизация с помощью электролитических конденсаторов С10, С11. Конечный результат — это стабильное и высококачественное напряжение источника питания.
КОМПОНЕНТЫ:
КОНДЕНСАТОРЫ
С1 = 220мкФ 35В
С2, С3, С7, С12 = 100нФ
С4 = 10мкФ 35В
С5 = 63В 6800мкФ
С6 = 100мкФ 35В
С8 = 2мкФ 250В
С9 = 1мкФ 100В
С10, С11 = 3300мкФ 25В
РЕЗИСТОРЫ R3, R7 = 1 кОм 0,25Вт
R4, R5, R6 = 22 кОм 0,25Вт
ПОЛУПРОВОДНИКИ VR1 = UA 7812
ВСТРОЕННЫЙ РЕГУЛЯТОР +12В
D1 = BY255
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ 3А
2, D5, D6 = UF4002
ИМПУЛЬСНЫЕ ДИОДЫ 1А
D3, D4, D8 = 1N4148
ИМПУЛЬСНЫЕ ДИОДЫ С МАЛЫМИ СИГНАЛАМИ
D7, D9, D14 = UF4006
ИМПУЛЬСНЫЕ ДИОДЫ 1А
D10, D11 = STPS4045CW
ДВОЙНОЙ ДИОД ШОТКИ 45В 40А
ДЛЯ РЕГУЛЯТОРА МОП-ТРАНЗИСТОРА T1, T2 = APT10M25BVR
МОП-ТРАНЗИСТОР 100В 70А
T3 = IRL2203
МОП-ТРАНЗИСТОР 30В 116А
Прочее
F1 = 30А
АВТОМОБИЛЬНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ 30А L2 = 100мкГн 25А
3 ДВУХСЛОЙНЫЕ ОБМОТКИ для 1,2мм ПРОВОЛОЧНОГО СЕРДЕЧНИКА
ARISTON BLS1/NTF311
Детали части пайки с компонентами T3, R6, D8, мостом теплоотвода и элементом Т3, которые припаяны непосредственно к печатной плате.
Изображение, на котором вы можете видеть дополнительные компоненты, припаянные с помощью меди и олова, чтобы выдерживать большой ток, протекающий через них.
Изображение завершенной цепи и ее тестирование.
