DC-DC преобразователь напряжения 12V в 18-19V для питания ноутбука (UC3843)

Принципиальная схема несложного DC-DC преобразователя напряжения для питания ноутбука от источника +12В, построен на микросхеме UC3843 и транзисторе IRF530N.

Это не очень удобно, потому что при выходе из строя собственного блока питания или при работе в полевых условиях довольно трудно подобрать подходящий источник питания.

Связано это с тем, что более доступен 12-вольтовый источник. В полевых условиях это бортовая сеть автомобиля или другого транспортного средства.

А при необходимости замены неисправного или потерянного блока питания, доступными источниками оказываются опять же 12-вольтовые, такие как блок питания для галогенных или светодиодных светильников, блок питания персонального компьютера АТХ. Просто так, среди имеющегося оборудования найти источник 19V довольно трудно.

Одним из выходов из положения может быть применение несложного но достаточно мощного повышающего DC-DC импульсного преобразователя напряжения, преобразующего входное напряжение в пределах 9-15V в выходное стабильное напряжение 19V.

Принципиальная схема

Схема выполнена на основе ШИМ-контроллера UC3843 и плевого транзистора типа IRF530N. Частота преобразования около 100 кГц.

Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя напряжения 12V для питания ноутбука от 18-19V.

Напряжение от внешнего источника 12V поступает через предохранитель FS1 на вывод 7 А1 для питания микросхемы и на дроссель L1 выходного каскада. Диод VD1 на входе служит своеобразной защитой от неправильного подключения источника питания, - если на разъеме Х1 перепутали полюса, то диод VD1 обрывает предохранитель FS1 до того, как будут повреждены другие детали.

После подачи питания микросхема А1 генерирует импульсы, которые поступают на затвор полевого транзистора VТ1. Частота импульсов зависит от параметров цепи R1 - С5.

В данном случае, она около 100 кГц. На самом деле, эту частоту можно изменять в широких пределах, в зависимости от использования микросхемы, это может быть от десятков Гц до 500 кГц.

Слишком высокая частота может применяться только если и дроссель L1 будет соответственно достаточно высокочастотным. В данном случае, оптимально 100 кГц.

Но, в другой схеме, например, если будет на основе этой микросхемы создаваться источник переменного напряжения 220V, частоту можно понизить и до 50 Гц, соответственно, изменив параметры цепи R1-C5.

В момент поступления высокого логического уровня на затвор VТ1, транзистор открывается и дает ток на дроссель L1. При этом в дросселе накапливается энергия.

При спаде импульса транзистор VT1 закрывается, прекращая протекание постоянного тока через дроссель. В этот момент в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, выброс которой по амплитуде значительно больше первоначально поданного напряжения на дроссель.

Эти выбросы повторяются при каждом импульсе, поступающем от микросхемы А1 на затвор транзистора VT1. В результате на его стоке возникает достаточно большое переменное напряжение, которое выпрямляется выпрямителем на диоде VD2 и конденсаторе С6.

Напряжение на С6 контролируется при помощи цепи из резисторов R4 и R5. Они образуют делитель напряжения, и служат датчиком для измерения фактического выходного напряжения. Делитель должен быть сделан так, чтобы при необходимом выходном напряжении на его выходе было напряжение 2,5V.

И это напряжение, с выхода делителя, поступает на вход компаратора микросхемы А1 через вывод 2. Выходное напряжение микросхема регулирует, изменяя скважность выходных импульсов. В данном случае, микросхема регулирует скважность так, чтобы постоянное напряжение на её выводе 2 было равно 2,5V.

Если там напряжение меньше, скважность увеличивается, если больше - уменьшается. В результате на выходе, на конденсаторе С6, будет стабильное постоянное напряжение нужной величины.

Включенный в истоковую цепь транзистора VТ1 низкоомный резистор R6 служит датчиком тока через транзистор. В случае аварийного увеличения нагрузки, короткого замыкания, и других проблем, связанных с повышением тока через канал полевого транзистора, напряжение на этом резисторе возрастает.

За его величиной следит второй компаратор, выведенный на вывод 3 микросхемы. Как только это напряжение превосходит критическую величину, генерация импульсов временно прекращается. Затем возобновляется, кода причина превышения тока будет устранена.

Максимальный ток, на который будет срабатывать защита, зависит от величины сопротивления резистора R6. При его уменьшении, величина силы тока срабатывания защиты увеличивается.

И наоборот, если нужно снизить ток, нужно увеличить R6. Чтобы снизить уровень помех от работы генератора, постоянное напряжение на ноутбук поступает не непосредственно с С6, а через дополнительный LC фильтр на катушках L2, L3 и конденсаторах С7 и С8.

Детали и конструкция

При работе преобразователя больше всего тепла выделяется на диоде VD2.

Для него может потребоваться радиатор. Этот диод имеет конструкцию корпуса, сходную с мощным транзистором, и у него есть, соответственно, радиаторная пластина, которой он и крепится к радиатору. Транзистору VТ1 тоже требуется радиатор для отвода тепла.

Катушки намотаны на ферритовых кольцах. Катушка L1 намотана на ферритовом кольце внешним диаметром 23 мм. Она содержит 60 витков провода ПЭВ 0,61. Катушки L2 и L3 намотаны на ферритовых кольцах внешним диаметром 16 мм.

Они содержат по 120 витков провода ПЭВ 0,43.

Катушки L1-L3 установлены вертикально. Первоначально они держатся на собственных выводах, а после завершения налаживания они приклеиваются к плате клеем. Все конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 25V.

Диод 1N4007 можно заменить на КД209 или вообще исключить из схемы, но в этом случае, при неправильной полярности подключения входного напряжения схема может выйти из строя раньше предохранителя FS1.

Налаживание заключается в установке выходного напряжения. Для этого резистор R4 можно временно заменить переменным. Подключите к выходу вольтметр, например, мультиметр, и наблюдая за напряжением на выходе регулируйте сопротивление резистора, включенного вместо R4, так что бы на выходе было нужное напряжение.

Затем, переменный резистор замените постоянным (или сборкой из нескольких постоянных). Выходная мощность преобразователя около 70W.

Листов П. А. РК-06-2019.

1 2791 Стабилизаторы и преобразователи

преобразователь напряжения питание стабилизатор напряжения ноутбук

Комментарии (1):

Вариант печатной платы, перечень элементов для схемы блока питания - Скачать.