Необходимость получения напряжения 220В от аккумуляторной батареи часто возникает в повседневной жизни. Например в автомобиле, когда Вы “на природе”, с ночёвкой, и требуется осветить место дислокации, или в домашней обстановке, если вдруг отключилась подача электроэнергии и Вам “светит” сидеть в тёмной комнате.
Экономичнее всего для этого использовать светильник с энергосберегающей лампой, питаемой от автомобильного аккумулятора через преобразователь напряжения . Схем подобных преобразователей в Интернете множество, но большинство из них требуют трудоёмкого изготовления повышающего трансформатора и имеют низкий КПД, что не радует любителей самостоятельно изготавливать полезные вещи.
Потребность изготовления нескольких преобразователей вынудила автора сайта искать приемлемый вариант схемы с доступной элементной базой. Возникла идея использовать в качестве импульсного трансформатора силовой трансформатор от ненужного устаревшего компьютерного блока питания at-200 … 250, atx-250 и т.д. Большинство подобных блоков питания собирались по двухтактной схеме на двух транзисторах MJE13005… MJE13007 или подобных, которые через небольшой разделительный трансформатор запускались от задающего генератора на микросхеме TL494.
Выход преобразователя через конденсатор 1 мкФ подключался к первичной обмотке выходного трансформатора. Проблема была в том, что коэффициент трансформации оказался недостаточным, чтобы на выходе самодельного конвертера получить достаточное для запуска энергосберегающих ламп напряжение.
Наиболее простым оказалось решение использовать доступную микросхему для построения преобразователей напряжения – VD2, VD7, подключенных к “12В” отводам трансформатора. Выход схемы вольтодобавки подключен к “минусу” диодного моста на VD3 … VD6, что позволило получить на нагрузке напряжение 190 …. 220В, достаточное для нормального запуска и свечения люминесцентных ламп, питания адаптеров ноутбука, сотового телефона или небольшого стационарного телевизора.
Использование силовых полевых транзисторов ( MOSFET) накладывает ограничение на минимальную величину запускающих импульсов – при снижении амплитуды импульсов ниже 10В сильно возрастает сопротивление открытого канала транзисторов, увеличивается их нагрев, снижается КПД и максимальная мощность в нагрузке. Для исключения увеличения потерь преобразователя при разряде аккумулятора в схеме применён узел “вольтодобавки” для питания микросхемы.
При подаче питания напряжение на микросхему поступает через диод VD1, а после начала генерации – с “вольтодобавки” на диодах VD2, VD7, через резистор R3, номинал которого подбирается в пределах 470 Ом … 1,5 кОм, с расчётом, чтобы при нормальной работе напряжение питания микросхемы составляло около 20В. При этом, даже при глубоко разряженном аккумуляторе, напряжение питания микросхемы составляет не менее 15В, что полностью открывает каналы полевых транзисторов. Потери становятся настолько низки, что даже при нагрузке преобразователя до 40Вт для полевых транзисторов можно не использовать радиаторы. При использовании небольшого радиатора (пластина из алюминия 92*30*1,5 мм) мощность преобразователя достигает 100 … 200 Вт и полностью зависит от выбора импульсного трансформатора и выходных полевых транзисторов.
В схеме можно использовать любые доступные MOSFET транзисторы с низким сопротивлением открытого канала. Чем меньше RDC(on), тем лучше.
Хорошо подходят транзисторы IRFZ24N, IRFZ34N, IRFZ44N, IRFZ46N, IRFZ48N, 2SK2985 и т.д. Диоды VD2 … VD7 должны быть рассчитаны на рабочую частоту 100 кГц, рабочее напряжение не менее 400В и ток 1 … 3А, в качестве которых хорошо подходят доступные FR204…FR207, HER204 … HER207, FR154 … 157, 1N4936 … 1N4937, BYT52G, BYT53G, FR304 … FR307 и т.д.
Можно использовать распространённые отечественные диоды КД226В … КД226Д. Допустимый разброс ёмкости электролитических конденсаторов достаточно велик, так ёмкость конденсатора С3 может быть от 1000 мкФ и выше, на напряжение от 16В. Ёмкость С5 может быть от 4,7 мкФ и напряжение от 300В. Конденсатор С1 служит для “мягкого” пуска преобразователя и в большинстве случаев может не устанавливаться, т.к. он создаёт задержку включения преобразователя, что не всегда желательно. Рабочая частота генератора определяется номиналами резистора R2 и конденсатора C2. При сопротивлении резистора R2 = 5,1K ёмкость конденсатора может быть от 1000 до 3300 пФ.
Оптимальная частота для конкретного импульсного трансформатора подбирается из условия получения максимального напряжения на номинальной нагрузке. На время настройки резистор R2 можно заменить подстроечным, а после заменить постоянным.
Для контроля разряда аккумуляторной батареи до 11,8 В конвертер можно дополнить узлом индикации нормального напряжения, в основе которого лежит использование широко распространённой микросхемы TL431A.
Этот прецизионный регулятор, иногда называемый управляемым стабилитроном, часто применяется в блоках питания телевизоров и мониторов для регулирования выходного напряжения посредством оптрона, подключенному к драйверу БП. Микросхема содержит 3 вывода: анод, катод и управляющий электрод REF. При напряжении на входе REF ниже 2,50 В проводимость между анодом и катодом при обратной полярности напряжения низка. При незначительном повышении напряжения свыше 2,50 В проводимость резко возрастает, что приводит к зажиганию светодиода. Для индикации нормального напряжения свыше 11,8 В необходимо точно подобрать делитель R1/R2. Соотношение резисторов должно быть равно 3,72, т.е. если R2= 10K, то R1 должно быть равно 37,2 К. Для точной регулировки порога последовательно с одним из резисторов можно включить подстроечный резистор. При использовании не свинцовых аккумуляторов пороговое напряжение может быть иным. В этом случае произвольно задаётся номинал одного из резисторов, например R2, а R1 находится по формуле: R1= R2 * (Uпор -2,5) / 2,5.
Резистор R3 предназначен для исключения подсветки светодиода за счёт протекания небольшого тока между анодом и катодом микросхемы при напряжении на выводе REF ниже 2,50 В. Устройство подключают отдельными проводами прямо на клеммы аккумулятора.
Устройство собрано на небольшой печатной плате размером около 93 х 38 мм (в авторском варианте используется трансформатор от БП at-200).
При использовании иных элементов печатную плату придётся немного подкорректировать. Разрядный резистор R4 подключается непосредственно к выходной розетке. Его сопротивление может быть любым от 200кОм до 4,7мОм, а допустимое рабочее напряжение должно быть не менее 300В.
Оцените статью!