В Интернете нашёл схему преобразователя для обеспечения зарядки аккумуляторов сотовых телефонов. Преобразователь должен был обеспечивать ток до 10 мА при питании его от источника напряжением 1,2.. .1,5 В, выходное напряжение — 5 В. Он был собран на импортных элементах.
Дроссель L1 имел индуктивность 270 мкГн, стабилитрон рассчитан на напряжение 5,1 В. “Творчески” переработав схему и применив отечественные детали, я решил посмотреть, на что такой преобразователь способен. Разработал плату, собрал и исследовал устройство.
Применение стабилитронов в зарядных устройствах оправдано лишь в случае превышения нормы зарядного тока для заряжаемых аккумуляторов. В случае низкого, уменьшающегося по мере разряда питающего элемента, выходного напряжения преобразователя и малого тока из-за низкой нагрузочной способности как источника, так и самого преобразователя), целесообразно отказаться от применения стабилитронов или устанавливать стабилитроны с более высоким напряжением стабилизации.
Это и было осуществлено на практике. На сайте схема (рис. 1) указан стабилитрон VD1 типа КС156А с напряжением стабилизации 5,6 В (мной был установлен “симметричный” стабилитрон типа КС162А), индуктивность дросселя L1 после намотки оказалась равной 299 мкГн. Генерация в преобразователе начинается при входном напряжении в 0,944 В. Выходное напряжение увеличивается скачком в 2.. .2,5 раза по отношению к выходному напряжению без генерации. При входном напряжении 2,6 В, видна реакция выходного напряжения на “приоткрывшийся” стабилитрон. Сопротивление нагрузки постоянно — 2,2 кОм, а динамическое сопротивление стабилитрона начинает уменьшаться.
Стабилитрон оказывается подключенным параллельно нагрузке через резистор R5, становится её частью и тем большей, чем выше входное напряжение преобразователя, снижая его КПД. Если же нужно питать какое-либо устройство, то стабильное выходное напряжение преобразователя важно, и в его пользу жертвуют высоким КПД. При этом часть преобразованной мощности рассеивается на стабилитроне. Предлагаемый вниманию читателей преобразователь предназначен для обеспечения достаточного напряжения зарядки (а с ним и обеспечения зарядного тока) аккумуляторов сотовых телефонов и других гаджетов, питаемых напряжением вблизи 5 В.
Входное напряжение контролировалось мультиметром MY67, выходное — В7-78/1.
Входное напряжение преобразователя может изменяться в пределах 1,3…2,5 В и более. Напряжение на выходе преобразователя, получаемое при этом на нагрузке 2,2 кОм, приведено в таблице. Выходной ток преобразователя небольшой и составляет 2…5 мА. Питание преобразователя может осуществляться от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В.
Преобразователь построен с применением транзисторов с высоким коэффициентом усиления по току, для обеспечения работы устройства при пониженном напряжении питания. Для уменьшения потерь в преобразователе применён диод с барьером Шоттки, а дроссель L1 намотан достаточно толстым проводом.
Входное напряжение стабилизатора может опускаться до 1,0 В и ниже, соответственно будет снижаться и выходное напряжение. Так как выходное напряжение при этом окажется ниже напряжения стабилизации, то стабилитрон не будет влиять на КПД преобразователя. Выходное напряжение зависит также и оттока, потребляемого нагрузкой. Чем больше ток нагрузки, тем ниже выходное напряжение. Преобразователь выполнен на монтажной плате из стеклотекстолита, фольгированного с одной стороны (при двухстороннем — фольга со стороны установки деталей соединяется с общим проводом и служит экраном) размером 50 х 27,5 мм и толщиной 1,0… 1,5 мм.
Вид платы со стороны печатных проводников показан на рис. 2, расположение деталей — на рис. 3. Индуктивность дросселя составляет 240.. .300 мкГн. Он может быть намотан обмоточным проводом 0,31.. .0,6 мм на кольцах диаметром 10…20 мм марки 2000НМ.
Можно применить и готовые дроссели с вышеуказанной индуктивностью, рассчитанные на пропускание повышенных токов. Ряд дополнительных отверстий на печатной плате предназначен для возможного применения деталей различных типов и размеров: конденсаторов С1, СЗ горизонтальной (К53) или вертикальной (К50) конструкций, L1 и VD2 Количество витков провода в обмотке дросселя L1 на ферритовом кольце при известной индуктивности можно рассчитать по формуле:
- W — число витков;
- L — индуктивность, мкГн;
- µ—магнитная проницаемость материала кольца;
- d1 — внешний диаметр Рис. кольца, мм;
- d2— внутренний диаметр кольца, мм;
- h — высота кольца, мм
В преобразователе применены транзисторы VT1 — КТ3107Е, VT2 — КТ3102Е. Стабилитрон VD1 — КС162А. В таблице заметна точка на начала открывания этого стабилитрона, приходящаяся на входное напряжение преобразователя равное 2,6 В. В качестве диода VD2 применён диод Шоттки 1N5817. Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце К12х2хЗ марки М2000НМ1 проводом ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм — 23 витка. Его индуктивность составила 299 мкГн.
Конденсаторы С1, СЗ — К50-12 или аналогичные импортные, хотя лучше применить полупроводниковые типа К53, как более долговечные и надёжные, под их горизонтальную конструкцию на плате предусмотрены соответствующие отверстия, ёмкость конденсаторов — 10,0…47,0 мкФ. Конденсатор С2 — К10-17. Резисторы —МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Для обеспечения работы преобразователя при более низких входных напряжениях, нужно применять транзисторы с наибольшим коэффициентом усиления по току. На рис. 4 приведено фото собранной платы преобразователя.
Автор
