В статье описывается три простых DC/DC преобразователя для грузового автомобиля, которые занимают небольшой объем и позволяют использовать электро- и электронные устройства, рассчитанные на питающее напряжение 12 В постоянного тока.
DC/DC-преобразователи автомобилей
Напряжение бортовой сети большинства грузовых автомобилей 24 В. А большинство выпускаемых приборов-помощников, предназначенных для применения в автомобилях (электрические кофеварки, нагреватели, телевизоры, магнитолы, CD- проигрыватели и др.), рассчитаны на напряжение питания 12 В ±20%. Для их питания используют преобразователи 24 В /12 В.
Случается, что фирменные преобразователи напряжения не выдерживают перегрузки (особенно если в качестве потребителей используются одновременно несколько устройств).
Замена стабилизатора новым (как и его ремонт в сервисном центре) стоит ощутимых денег, так как новый мощный преобразователь стоит более 100 USD.
Когда мне приходилось ремонтировать блоки преобразователей 24 В/12 В, устраняя одну и ту же неисправность, я установил в «фирменный» корпус DC/DC-преобразователя несложное устройство. Впоследствии я разработал несколько вариантов таких устройств, выполненных по принципу линейного стабилизатора напряжения.
Стабилизатор на ИМС КР1180ЕН12В На рис.1 показана электрическая схема простого преобразователя-стабилизатора постоянного напряжения 24/12 В на микросхеме КР1180ЕН12В.
Микросхема КР1180ЕН12В представляет собой стабилизатор напряжения с фиксированным положительным выходным напряжением 12 В, имоо1 защиту от короткого замыкания и температурного перегрева. Микросхема D1 выдает фиксированное напряжение на выходе +12 В с максимально допустимым током нагрузки 2.2 А.
Особенность микросхемы КР1180ЕН12В в сравнении с близкими аналогами (по электрическим характеристикам) такова – максимальная рассеиваемая мощность Рtot (max) 15 Вт, а максимально допустимое входное напряжение – 35 В. Эта ИМС выполнена в корпусе типа КТ-28-2 и имеет допустимую температуру Ткорп в диапазоне -45…+70°С.
Для полного исключения возможного теплового «пробоя», что может стать актуальным при длительной эксплуатации устройства, микросхему и транзистор VT1 необходимо установить на разные изолированные от массы автомобиля радиаторы площадью не менее 300 см2. Погрешность выходного напряжения (в зависимости от колебаний входного напряжения и тока нагрузки) у предлагаемого устройства невелика и у КР1180ЕН12А составляет 2%, у КР1180ЕН12 (Б и В) – 4%, что можно считать хорошим результатом. Зарубежные аналоги микросхем серии КР1180ЕН12: Л-7812ЛС, Б-7812С, В-7812В. Резистор R1 в схеме на рис.1 должен быть с мощностью рассеяния не менее 0.5 Вт.
Стабилизатор на ИМС КР142ЕН8
На рис.2 показан вариант преобразователя напряжения с использованием микросхемы-стабилизатора КР142ЕН8Б. Такой вариант не менее надежен и универсален. В этом случае микросхему также необходимо установить на радиатор площадью не менее 100 см².
ИМС КР142ЕН8Б в соответствии с электрическими характеристиками обеспечивает максимальный ток нагрузки в 1.5 А и имеет защиту от короткого замыкания на выходе.
Однако в данной схеме она работает совместно с усилителем тока на транзисторе КТ819БМ, поэтому максимальный ток нагрузки в таком устройстве будет существенно выше – до 15 А.
Автовладельцам на практике хорошо известно, как важно обеспечить работу CD-чейнджера, CD/DVD-проигрывателя или радиоприемника без помех, и в этом помогает устройство, схема которого показана на рис.2.
Помехи, воздействующие на находящееся в автомобиле электрооборудование, можно условно разделить на две категории:
- помехи по питанию (НЧ помехи);
- помехи по ВЧ (высокой частоте).
Помехи по ВЧ можно устранить применением качественной антенны и (или) применением тюнера с высокочастотным трактом с хорошей избирательностью. Помехи «по питанию» на моей практике устраняются применением низкочастотных фильтров и стабилизатора, собранного по схеме рис.2, специально разработанного и практически опробованного для этих целей.
Результаты применения этого электронного устройства таковы, что показанный на электрической схеме стабилизатор подавляет помехи по питанию, создаваемые работой двигателя автомобиля во всех его режимах, а также дополнительным электрооборудованием.
Штатный вентилятор печки и (или) дополнительный вентилятор для охлаждения салона, питающийся от разъема прикуривателя, до применения этой схемы создавали заметные помехи по низкой частоте (фон), воспринимаемые через акустическую систему CD-чейнджера. Устройство локализует помехи от кондиционера салона и (или) вентилятора охлаждения радиатора автомобиля.
Конденсаторы С1-С4, подключенные параллельно диодам выпрямительного моста, и конденсатор С3 на выходе устройства отсекают импульсные помехи при работе мощных потребителей в бортовой сети. Конденсаторы С2, С4 фильтруют питание, исключая всплески и кратковременные падения напряжения.
В рассматриваемом устройстве (рис.2) транзистор VT1 управляется микросхемой-стабилизатором КР142ЕН8Б (усиливает ток) и обеспечивает выходное стабилизированное напряжение 12 В ±5%. Транзистор VT1 необходимо установить на теплоотвод с площадью не менее 300 см².
На практике устройство испытано с током нагрузки 3.3 А. Устройство прошло испытание в качестве адаптера по питанию CD-чейнджеров фирм Panasonic и Kenwood.
Устройство может быть также использовано для подзарядки аккумуляторных батарей портативной электронной и бытовой техники, в том числе мобильных телефонов. Регулируемый стабилизатор на ИМС КР142ЕН12А На рис.3 показан вариант электрической схемы с использованием микросхемы-стабилизатора КР142ЕН12А, позволяющий в широких пределах регулировать выходное напряжение.
Эта схема испытана в регулируемом стабилизаторе, источник питания которого все та же аккумуляторная батарея с номинальным напряжениям 24 В, взятая от грузового автомобиля Volvo FL6. Показанное на рис.3 включение микросхемы КР142ЕН12А позволяет получить на выходе стабилизированное напряжение в диапазоне 1.2…21 В. Микросхему необходимо установить на теплоотвод с площадью не менее 300 см².
Устройство имеет защиту от короткого замыкания на выходе. Его можно применять не только в автомобиле, но и в других конструкциях. Так, при подаче постоянного напряжения на вход в пределах 39…40 В, устройство способно выдавать стабилизированное выходное напряжение от 1.2 В до 37 В при токе нагрузки до 1 А (максимальный ток нагрузки будет тем меньше, чем меньше выходное напряжение).
Если потребуется установить на выходе стабилизатора фиксированное выходное напряжение, к примеру, 12 В, то регулировкой переменного резистора сопротивлением 5.6 кОм добиваются требуемого выходного напряжения, затем сопротивление резистора (выпаяв один вывод) измеряют омметром и переменный резистор заменяют постоянным.
После ознакомлении с этим материалом любой водитель, имеющий даже небольшие практические познания в электронике (но умеющий применять паяльник по назначению), может самостоятельно собрать схему преобразователя 24 В/12 В и снять для себя проблему надежности и ремонта этого электронного блока.
Для защиты подключенных к описанным в статье стабилизаторам напряжения устройств от помех, возникающих в автомобильной бортовой сети, необходимо использовать специальный LC-фильтр. Его лучше включать перед входом стабилизатора.
