Преобразователь напряжения для питания варикапов. Экономичный преобразователь напряжения Преобразователь пн 15 для питания варикапов

Использование варикапов в переносных радиоприемниках вынуждает использовать для их питания преобразователи напряжения, повышающие напряжение источников питания примерно до 20 В. В таких преобразователях часто используют повышающие трансформаторы, которые трудоемки в изготовлении. Их магнитные поля могут стать источниками помех, особенно в малогабаритных радиоприемниках.

Этих недостатков лишен преобразователь, собранный по схеме рис. 95,а. Он не содержит намоточных деталей и практически не нуждается в налаживании. Элементы DD1.1 и DD1.2 образуют генератор прямоугольных импульсов, элементы DD1.3 и DD1.4 используются в качестве буферных. В умножителе напряжения работают диоды VD1—VD6, конденсаторы СЗ—С7, конденсатор С8 служит для сглаживания выпрямленного напряжения, а на транзисторах VT1—ѴТЗ и резисторе R2 собран параметрический стабилизатор напряжения. Здесь в качестве стабилитронов используются обратносмеіценные эмиттерные переходы транзисторов, у которых режим стабилизации наступает уже при токе 5… 10 мкА.

Рис. 95. Схема (а) и монтажная плата преобразователя напряжения для питания варикапов (б)

Все детали преобразователя можно смонтировать на печатной плате размерами 30X40 мм (рис. 95,б). Налаживания преобразователя не требуется, в случае необходимости выходное напряжение можно изменить подбором транзисторов VT1—ѴТЗ, для этих целей подойдут транзисторы КТ316, КТ312, КТ315 с любыми буквенными индексами.

Рассмотрим краткие характеристики макета преобразователя, собранного но данной схеме. При изменении напряжения питания от 6,5 до 9 В потребляемый ток увеличивается от 0,8 до 2,2 мА, а выходное напряжение — не более, чем на 8 … 10 мВ.

При необходимости выходное напряжение преобразователя можно поднять путем увеличения звеньев умножителя напряжения и числа транзисторов в параметрическом стабилизаторе.

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.

Преобразователь напряжения с индуктивным накопителем энергии , позволяющий поддерживать на выходе стабильное регулируемое напряжение, показан на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Схема преобразователя напряжения со стабилизацией

Схема содержит генератор импульсов, двухкаскадный усилитель мощности, индуктивный накопитель энергии, выпрямитель, фильтр, схему стабилизации выходного напряжения. Резистором R6 устанавливают необходимое выходное напряжение в пределах от 30 до 200 В.

Аналоги транзисторов: ВС237В-КТ342А, КТ3102; ВС307В- КТ3107И; BF459-КТ940А.

Два варианта - понижающего и инвертирующего преобразователей напряжения показаны на рис. 4.14. Первый из них обеспечивает выходное напряжение 8,4 В при токе нагрузки до 300 мА, второй - позволяет получить напряжение отрицательной полярности (-19,4 В) при таком же токе нагрузки. Выходной транзистор VT3 должен быть установлен на радиатор.

Аналоги транзисторов: 2N2222-KT3117A; 2N4903-KT814.

Преобразователь напряжения (рис. 4.12) позволяет получить на выходе стабилизированное напряжение 30 В . Напряжение такой величины используется для питания варикапов, а также вакуумных люминесцентных индикаторов.

Рис. 4.12. Схема преобразователя напряжения с выходным стабилизированным напряжением 30 В

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 по обычной схеме собран задающий генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы с частотой около 40 кГц. К выходу генератора подключен транзисторный ключ VT1, коммутирующий катушку индуктивности L1. Амплитуда импульсов при коммутации катушки зависит от качества ее изготовления. Во всяком случае напряжение на ней достигает десятков вольт. Выходное напряжение выпрямляется диодом VD1. К выходу выпрямителя подключен П-образный RC-фильтр и стабилитрон VD2. Напряжение на выходе стабилизатора целиком определяется типом используемого стабилитрона. В качестве «высоковольтного» стабилитрона можно использовать цепочку стабилитронов, имеющих более низкое напряжение стабилизации.

Понижающий стабилизированный преобразователь напряжения, использующий в качестве задающего генератора микросхему КР1006ВИ1 (DA1) и имеющий защиту по току нагрузки, показан на рис. 4.15. Выходное напряжение составляет 10 В при токе нагрузки до 100 мА. При изменении сопротивления нагрузки

Рис. 4.14. Схемы стабилизированных преобразователей напряжения

Рис. 4.15. Схема понижающего преобразователя напряжения

на 1% выходное напряжение преобразователя изменяется не более чем на 0,5%.

Аналоги транзисторов: 2N1613 - КТ630Г, 2N2905 - КТ3107Е, КТ814.

Предлагаю простую и надежную схему преобразователя напряжения для управления варикапами в различных конструкциях, который вырабатывает 20 В при питании от 9 В. Выбран вариант преобразователя с умножителем напряжения, поскольку он считается самым экономичным. Кроме того, он не создает помех радиоприему. На транзисторах VT1 и VT2 собран генератор импульсов, близких к прямоугольным.

На диодах VD1...VD4 и конденсаторах С2...С5 собран умножитель напряжения. Резистор R5 и стабилитроны VD5, VD6 образуют параметрический стабилизатор напряжения. Конденсатор С6 на выходе является ВЧ-фильтром. Ток потребления преобразователя зависит от напряжения питания и количества варикапов, а также от их типа.

Устройство желательно заключить в экран для снижения помех от генератора. Правильно собранное устройство работает сразу и некритично к номиналам деталей.

Обсудить на форуме

На момент добавления Преобразователь напряжения для варикапов все ссылки были рабочие.
Все публикации статей, книг и журналов, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления,
авторские права на эти публикации принадлежат авторам статей, книг и издательствам журналов!

Поскольку снижение емкости конденсатора недопустимо из-за увеличения пульсации, было решено заменить преобразователь со стабилизатором устройством, в котором выходное напряжение поддерживается неизменным отрицательной обратной связью (ООС), управляющей работой автогенератора.

Принципиальная схема нового преобразователя напряжения показана на рисунке. Цепь регулируемой ООС образована полевыми транзисторами VT3 (регулятор напряжения смещения), VT4 (усилитель), VT5 (генератор тока). Работает устройство следующим образом. В момент включения питания, когда напряжение на выходе преобразователя отсутствует, транзисторы VT4. VT5 обесточены. После запуска генератора на транзисторах VTI. VT2 на выходе преобразователя возникает постоянное напряжение и через цепь RЗVT5R4R5) течет ток.

По мере роста выходного напряжения он увеличивается, пока не достигнет некоторого предела, зависящего от сопротивления резистора R3.

Дальнейшее увеличение выходного напряжения преобразователя сопровождается ростом напряжении на участке исток -затвор транзистора VT4 и когда оно становится больше напряжения отсечки, транзистор VT4 открывается. С ростом напряжения на резисторе R2 транзистор VT3 начинает закрываться и напряжение смещения на базах транзисторов VTI. VT2 уменьшается. В результате увеличение выходного напряжения прекращается и оно стабилизируется.

При разрядке батареи питания или увеличении нагрузки выходное напряжение преобразователя несколько уменьшается, но вслед за этим увеличивается напряжение смещения транзисторов автогенератора и первоначальное значение выходного напряжения восстанавливается. Как показала проверка, при снижении напряжения питания с 4,5 до 1,5 В выходное напряже-чие остается практически неизменным, а при увеличении до 10 В возрастает всего на 0,2 В.

Поскольку в описанном устройстве полевые транзисторы работают в микротоковом режиме, а в автогенераторе использованы среднечастотные транзисторы КТ201В, ток, потребляемый преобразователем, удалось снизить с 32 до 5 мА. Выходное сопротивление преобразователя 160 Ом (у прежнего — 5 кОм). время установления выходного напряжения 0.1 с.

Для изготовления преобразователя частично были использованы детали старого устройства: трансформатор автогенератора, конденсаторы емкостью 100 и 5 мкф, резистор сопротивлением 27 Ом и диоды Д223Б, а также алюминиевый экран, форма колебаний автогенератора близка к меандру, однако рациональное расположение деталей на печатной плате и экранирование преобразователя позволили практически полностью избавиться от помех.

Налаживание устройства свидится к проверке работоспособности автогенератора и установке требуемого выходного напряжения вначале подбором резистора R3 (грубо), а затем подстроенным резистором R4 (точно).

Этот экономичный преобразователь напряжения для питании варикапов можно применить в любом другом транзисторном приемнике.

При напряжении источника питания Uпит в пределах 5...10 В микросхема DD1 питается непосредственно от него. Если напряжение превышает 10 В, питать микросхему следует через гасящий RC-фильтр.

Токи базовых цепей транзисторов до 1 мА ограничиваются резисторами R6, R7 и не могут быть существенно увеличены, так как это может сказаться на работе триггера. Таким образом, ограниченными оказываются и токи коллекторов , что, с одной стороны, определяет максимальную выходную мощность преобразователя, а с другой - обеспечивает ему некоторую защиту от короткого замыкания в нагрузке.

Если необходимо повысить мощность преобразователя, его транзисторные ключи целесообразно выполнить по схеме, приведенной на рис. 2. В этом случае максимальный ток в первичной обмотке трансформатора можно оценить как Ii = =h21э VT3 (Uпит - 1,4)/R8 и выбрать резистор R8 соответствующего номинала. Транзисторы, используемые в преобразователе, должны быть с возможно малыми значениями напряжения насыщения Uкэ нас, а также наиболее подходящими по максимально допустимым току Iкmax и напряжению Uкэmax. Микросхему К176ЛЕ5 можно заменить на К561ЛЕ5, что позволит расширить пределы изменения питающего напряжения от 3 до 15 В.

Трансформатор преобразователя рассчитывают по обычной методике [Л]. Для упрощения этого процесса можно воспользоваться данными, приведенными в таблице. Расчетные данные ряда преобразователей с независимым возбуждением на кольцевых магнитопроводах из феррита 2000НМ1 соответствуют частоте 50 кГц.

Сначала определяют габаритную мощность Рг, трансформатора как сумму мощностей всех нагрузок и ток первичной обмотки Ii=Pг/(Ui*1,3). Затем по таблице выбирают магнитопровод, обеспечивающий трансформатору габаритную мощность (с запасом), и рассчитывают число витков первичной обмотки: Wi= w"Ui(1 - Uк/2), где Uк - коэффициент, учитывающий неидеальность трансформатора, и диаметр обмоточного провода: d, =1,13*(корень из Ii/j).

Рекомендую в два провода выполнять первичную обмотку, плотно укладывая витки на магнитопровод, и, после расчетного числа витков, продолжить намотку до заполнения слоя. Затем следует пересчитать число витков на 1 В напряжения с учетом уже намотанных и с новым значением w рассчитать числа витков вторичных обмоток: Wi=w"Ui(1+Uк/2), а также диаметр провода (по формуле, аналогичной приведенной выше).

Витки вторичных обмоток трансформатора также следует укладывать равномерно по всему периметру магнитопровода. Такой прием позволяет уменьшить индуктивность рассеяния и лишний раз гарантирует ненасыщение магнитопровода при работе, даже если частота преобразования несколько уменьшится.

Налаживание преобразователя начинают, отключив предварительно источник питающего напряжения от первичной обмотки трансформатора. Пользуясь осциллографом, проверяют наличие на выходах триггера импульсов и их частоту. Затем на трансформатор подают питание и проверяют работу преобразователя на холостом ходу. После этого можно подключить эквивалент нагрузки и убедиться, что преобразователь устойчиво работает при любой нагрузке, не превышающей максимально допустим, и при этом его транзисторы работают в ключевом режиме - фронты сигналов на коллекторах должны быть крутыми и напряжение на открытом транзисторе не превышало справочного значения Uкэнас.

ЛИТЕРАТУРА
Источники электропитания РЭА. Справочник. Под ред. . - М.: Радио и связь, 1985.

От редакции. Для уменьшения времени выключения мощных транзисторов (см. рис. 2) следует их эмиттерные переходы зашунтировать резисторами сопротивлением 100...510 Ом.

Радио, N 7 1996 г.

Бестрансформаторные конденсаторные преобразователи напряжения

Рис. 1.1. Схемы базовых элементов бестрансформаторных пре­образователей: 1 - задающий генератор; 2 - типовой блок усилителя

Бестрансформаторный преобразователь напряжения состо­ит из двух типовых элементов (рис. 1.2): задающего генератора 1 и двухтактного ключа-усилителя 2, а также умножителя напряже­ния (рис. 1.1, 1.2). Преобразователь работает на частоте 400 Гц и обеспечивает при напряжении питания 12,5 В выходное

напряжение 22 В при токе нагрузки до 100 мА (параметры эле­ментов: R1=R4=390 Ом, R2=R3=5,6 кОм, С1=С2=0,47 мкФ). В бло­ке 1 использованы транзисторы КТ603А - Б; в блоке 2 - ГТ402В{Г) и ГТ404В{Г).

https://pandia.ru/text/78/004/images/image045_7.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="187" height="119 src=">

Схемы преобразователей напряжения на основе типо­вого блока

Преобразователь напряжения , построенный на основе типового блока, описанного выше (рис. 1.1), можно применить для получения выходных напряжений разной полярности так, как это показано на рис. 1.3.

Для первого варианта на выходе формируются напряжения -1-10 Б и -10 Б; для второго - -1-20 Б и -10 Б при питании устройст­ва от источника напряжением 12 Б.

Для питания тиратронов напряжением примерно 90 Б при­менена схема преобразователя напряжения по рис. 1.4 с задаю­щим генератором 1 и параметрами элементов: R1=R4=1 кОм,

R2=R3=10 кОм, С1 =С2=0,01 мкФ . Здесь могут быть использо­ваны широко распространенные маломощные транзисторы. Умно­житель имеет коэффициент умножения 12 и при имеющемся напряжении питания можно было бы ожидать на выходе примерно 200 В, однако реально из-за потерь это напряжение составляет всего 90 В, и величина его быстро падает с увеличением тока нагрузки.

https://pandia.ru/text/78/004/images/image047_6.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="160" height="110 src=">

Рис. 1.5. Схема инвертора напряжения

Для получения инвертированного выходного напряжения также может быть использован преобразователь на основе типо­вого узла (рис. 1.1). На выходе устройства (рис. 1.5) образуется напряжение, противоположное по знаку напряжению питания . По абсолютной величине это напряжение несколько ниже напряжения питания, что обусловлено падением напряжения (по­терями напряжения) на полупроводниковых элементах. Чем ниже напряжение питания схемы и чем выше ток нагрузки, тем больше эта разница.

Преобразователь (удвоитель) напряжения (рис. 1.6) содер­жит задающий генератор 1 (1 на рис. 1.1), два усилина рис. 1.1) и выпрямитель по мостовой схеме (VD1 -VD4) .

Блок 1: R1=R4=100 Ом; R2=R3=10 кОм; С1=С2=0,015 мкФ, транзисторы КТ315.

Известно, что мощность, передаваемая из первичной цепи во вторичную, пропорциональна рабочей частоте преобразо­вания, поэтому одновременно с ее ростом уменьшаются емко­сти конденсаторов и, следовательно, габариты и стоимость устройства.

Данный преобразователь обеспечивает выходное напряже­ние 12 Б (на холостом ходу). При сопротивлении нагрузки 100 Ом выходное напряжение снижается до 11 Б; при 50 Ом - до 10 Б; а при 10 Ом -до 7 Б.

https://pandia.ru/text/78/004/images/image049_5.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="187" height="72 src=">

Схема преобразователя для получения разнополярных выходных напряжений

Преобразователь напряжения (рис. 1.7) позволяет получить на выходе два разнополярных напр’яжения с общей средней точкой . Такие напряжения часто используют для питания операцион­ных усилителей. Выходные напряжения близки по абсолютной величине напряжению питания устройства и при изменении его ве­личины изменяются одновременно.

Транзистор VT1 - КТ315, диоды VD1 и У02-Д226.

Блок 1: R1=R4=1,2 кОм; R2=R3=22 кОм; С1=С2=0,022 мкФ, транзисторы КТ315.

Блок 2: транзисторы ГТ402, ГТ404.

Выходное сопротивление удвоителя - 10 Ом. В режиме хо­лостого хода суммарное выходное напряжение на конденсаторах С1 и С2 равно 19,25 В при токе потребления 33 мА. При увеличе­нии тока нагрузки от 100 до 200 мА это напряжение снижается с 18,25 до 17,25 Б.

Задающий генератор преобразователя напряжения (рис. 1.8) выполнен на двух /ШО/7-элементах . К его выходу подключен каскад усиления на транзисторах VT1 и VT2. Инвертированное на­пряжение на выходе устройства с учетом потерь преобразования на несколько процентов (или десятков процентов - при низко­вольтном питании) меньше входного.

https://pandia.ru/text/78/004/images/image051_5.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="187" height="70 src=">

Схема преобразователя напряжения для формирова­ния разнополярных напряжений с задающим генерато­ром на КМОП-элементах

https://pandia.ru/text/78/004/images/image053_6.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="187" height="84 src=">

Рис. 1.11. Схема преобразователя напряжения для варикапов

MsoNormalTable">

https://pandia.ru/text/78/004/images/image056_5.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="187" height="77 src=">

Схема преобразователя-инвертора напряжения с за­дающим генератором на микросхеме КР1006ВИ1

Характеристики преобразователя - инвертора напряжения (рис. 1^14) приведены в табл. 1.2.

На следующем рисунке показана еще одна схема преобра­зователя напряжения на мтросхеме КР1006ВИ1 (рис. 1.15). Рабочая частота задающего генератора 8 кГц. На его выходе включен транзисторный усилитель и выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения. При напряжении источника питания 12 Б на выходе преобразователя получается 20 Б. Потери преоб­разователя обусловлены падением напряжения на диодах выпря­мителя-удвоителя напряжения.

Таблица 1.2. Характеристики преобразователя-инвертора напряжения (рис. 1.14)

https://pandia.ru/text/78/004/images/image058_6.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="187" height="100 src=">

Схема формирователя напряжения отрицательной полярности

https://pandia.ru/text/78/004/images/image060_6.jpg" alt="Бестрансформаторные" width="187" height="184 src=">

Рис. 1.18. Схема точного преобразователя полярности на двух микросхемах К561ЛА7

В процессе работы преобразователя на выходе формирует­ся напряжение отрицательной полярности, с большой точностью при вьюокоомной нагрузке повторяющее напряжение питания во всем диапазоне паспортных значений питающих напряжений (от 3 до