Підвищуючий перетворювач 3,6 - 5 вольт на MC34063
Статей про перетворювачі на MC34063 та подібні мікросхеми написано достатньо. Навіщо писати ще одну? Зізнаємось чесно, ми написали її, щоб викласти друковану плату. Можливо, хтось визнає її вдалою або просто полінується малювати свою.
Такий перетворювач може знадобитися, наприклад, для живлення будь-якої саморобки або вимірювального приладу від літієвого акумулятора. У нашому випадку це харчування дозиметра від китайського 1,5А/год. Схема - стандартна, з даташиту, що підвищує перетворювач.
Друкована плата вийшла невеликою, всього 2*2,5см. Можна зробити менше. Усі деталі, як планувалося – SMD. Однак, знайти керамічний SMD конденсатор з ємністю менше 1нФ виявилося не так просто, довелося поставити вивідний. Також непросто виявилося порівняно невеликий дросель необхідної індуктивності, що не входить у насичення на потрібному струмі. У результаті було вирішено використовувати підвищену частоту - близько 100кГц і дросель на 47мкГн. У результаті лише на третину виходить за габарити плати.
Дільник напруги для стабілізації 5 вольт вдало вийшов із резисторів на 3 та 1 ком. Якщо постаратися, на їх місце можна обережно припаяти багатооборотний потенціометр, як ми зробили це в перетворювачі на NCP3063, щоб мати можливість підстроювання напруги.
Сфера застосування цієї схеми не обмежується лише живленням приладів. Її з успіхом можна використовувати в саморобних ліхтариках, зарядних пристроях, повербанках, одним словом – скрізь, де потрібно перетворити одне значення напруги на інше. Мікросхема ця не дуже потужна, проте здатна впоратися у більшості застосувань.
Однак, при застосуванні імпульсних перетворювачів для живлення вимірювальних приладів та чутливої апаратури, слід пам'ятати про рівень шуму, який вони створюють по ланцюгах живлення. Є думка, що для дуже чутливих до таких речей схем рішення - тільки в застосуванні лінійного стабілізатора між перетворювачем і схемою, що безпосередньо живиться ним. У нашому випадку мінімальний рівень пульсацій ми одержали за допомогою максимальної ємності конденсатора на виході перетворювача, яку змогли знайти. Це виявився тантал на 220мкф. На платі є місце для встановлення на виході кількох керамічних конденсаторів, якщо це потрібно.
Підвищуючий перетворювач 3,6-5 вольт на MC34063 показав хорошу стабільну роботу і може бути рекомендований до застосування.
Щоб живити електроприлади, потрібно забезпечити номінальні значення параметрів електроживлення, що заявлені в їхній документації. Безумовно більшість сучасних електроприладів працюють від мережі змінного струму 220 Вольт, але буває так, що потрібно забезпечити живлення приладів для інших країн, де інше напруга або запитати щось від бортової мережі автомобіля. У цій статті ми розглянемо, як підвищити напругу постійного та змінного струму та що для цього потрібно.
Підвищення змінної напруги
Підвищити змінну напругу можна двома способами – використовувати трансформатор чи автотрансформатор. Основна різниця між ними полягає в тому, що при використанні трансформатора є гальванічна розв'язка між первинним і вторинним ланцюгом, а при використанні автотрансформатора її немає.
Цікаво!Гальванічна розв'язка – це відсутність електричного контакту між первинним (вхідним) ланцюгом та вторинним (вихідним).
Розглянемо питання, що часто виникають. Якщо ви потрапили за межі нашої неосяжної батьківщини та електромережі там відрізняються від наших 220 В, наприклад, 110В, то щоб підняти напругу зі 110 до 220 Вольт потрібно використовувати трансформатор, наприклад, такий як зображений на малюнку нижче:
Слід сказати, що такі трансформатори можна використовувати «у будь-який бік». Тобто, якщо в технічній документації вашого трансформатора написано "напругу первинної обмотки 220В, вторинної - 110В" - це не означає, що її не можна підключити до 110В. Трансформатори оборотні, і якщо на вторинну обмотку подати, ті ж 110В - на первинній з'явиться 220В або інше підвищене значення, пропорційні коефіцієнту трансформації.
Наступна проблема, з якою багато хто стикається - особливо це спостерігається в приватних будинках і в гаражах. Проблема пов'язана з поганим станом та перевантаженням ліній електропередач. Щоб вирішити цю проблему, ви можете використовувати ЛАТР (лабораторний автотрансформатор). Більшість сучасних моделей можуть як знижувати, і плавно підвищувати параметри мережі.
Схема його зображена на лицьовій панелі, але в поясненнях принципу дії ми зупинятися не будемо. ЛАТРи продаються різних потужностей, які на малюнку приблизно на 250-500 ВА (вольт-ампери). На практиці зустрічаються моделі до кількох кіловат. Такий спосіб підходить для подачі номінальних 220 Вольт на конкретний електроприлад.
Якщо вам потрібно дешево підняти напругу в усьому будинку, ваш вибір – релейний стабілізатор. Вони також продаються з урахуванням різних потужностей, і модельний ряд підходить для більшості типових випадків (3-15 кВт). Пристрій ґрунтується також на автотрансформаторі. Про те ми розповіли у статті, на яку послалися.
Ланцюги постійного струму
Всім відомо, що на постійному струмі трансформатори не працюють, тоді як у таких випадках підвищити напругу? У більшості випадків постійку підвищують за допомогою польового або біполярного транзистора і ШІМ-контролера. Іншими словами, це називається безтрансформаторний перетворювач напруги. Якщо ці три основні елементи з'єднати як показано на малюнку нижче і на базу транзистора подавати ШІМ сигнал, його вихідна напруга підвищиться в Ku раз.
Ku=1/(1-D)
Також розглянемо типові ситуації.
Допустимо ви хочете зробити підсвічування клавіатури за допомогою невеликого відрізка світлодіодної стрічки. Для цього цілком вистачить потужності зарядного від смартфона (5-15 Вт), але проблема в тому, що його вихідна напруга становить 5 Вольт, а найпоширеніші типи світлодіодних стрічок працюють від 12 В.
Тоді як підвищити напругу на зарядному пристрої? Найпростіше підвищити за допомогою такого пристрою як "dc-dc boost converter" або "імпульсний підвищуючий перетворювач постійної напруги".
Такі пристрої дозволяють підвищити напругу з 5 до 12 Вольт і продаються як з фіксованою величиною, так і регульовані, що дозволить в більшості випадків підняти з 12 до 24 і навіть до 36 Вольт. Але врахуйте, що вихідний струм обмежений найслабшим елементом ланцюга, в ситуації, що обговорюється - струмом на зарядному пристрої.
При використанні зазначеної плати вихідний струм буде менше вхідного в стільки разів, скільки піднялася напруга на виході, без урахування ККД перетворювача (він в районі 80-95%).
Такі пристрої будують з урахуванням мікросхем MT3608, LM2577, XL6009. З їхньою допомогою можна зробити пристрій для перевірки реле регулятора не на генераторі автомобіля, а на робочому столі, регулюючи значення з 12 до 14 Вольт. Нижче ви бачите відеотест такого пристрою.
Цікаво! Любителі саморобок часто запитують «як підвищити напругу з 3,7 В до 5 В, щоб зробити Power bank на літієвих акумуляторах своїми руками?». Відповідь проста – використовувати плату-перетворювач FP6291.
На подібних платах за допомогою шовкографії вказано призначення контактних майданчиків для підключення, тому схема вам не знадобиться.
Також часто виникає ситуація - необхідність підключити до автомобільного акумулятора 220В прилад, а буває, що за містом дуже потрібно отримати 220В. Якщо бензинового генератора у вас немає – використовуйте автомобільний акумулятор та інвертор, щоб підвищити напругу з 12 до 220 Вольт. Модель потужністю 1 кВт можна купити за 35 доларів - це недорогий і перевірений спосіб підключити 220В дриль, болгарку, котел або холодильник до 12В акумулятора.
Якщо ви водій вантажівки, вам не підійде саме вказаний вище інвертор через те, що у вашій бортовій мережі швидше за все 24 Вольта. Якщо вам потрібно підняти напругу з 24В до 220В - зверніть на це увагу при покупці інвертора.
Хоча варто відзначити, що є універсальні перетворювачі, які можуть працювати і від 12 і від 24 вольт.
У випадках, коли потрібно отримати високу напругу, наприклад підняти з 220 до 1000В, можна використовувати спеціальний помножувач. Його типова схема зображена нижче. Він складається з діодів та конденсаторів. Ви отримаєте на виході постійний струм, зважте на це. Це подвоювач Латура-Делона-Гренашера:
А так виглядає схема несиметричного помножувача (Кокрофт-Уолтон).
З його допомогою ви можете підвищити напругу в потрібну кількість разів. Цей пристрій будується каскадами, від яких залежить скільки вольт на виході ви отримаєте. У наступному відео описано принцип роботи помножувача.
Крім цих схем існує ще безліч інших, нижче зображені схеми обгортувача, 6- та 8-кратних помножувачів, які використовуються для підвищення напруги:
Наприкінці хотілося б нагадати про техніку безпеки. При підключенні трансформаторів, автотрансформаторів, а також роботі з інверторами та помножувачами будьте обережні. Не торкайтеся струмопровідних частин голими руками. Підключення слід виконувати при відключеному живленні від пристрою, а також уникати їх роботи у вологих приміщеннях з можливістю потрапляння води або бризок. Також не перевищуйте заявлений виробником струм трансформатора, перетворювача або блока живлення, якщо не хочете, щоб він згорів у вас. Сподіваємось, надані поради допоможуть вам підвищити напругу до потрібного значення! Якщо виникнуть питання, ставте їх у коментарях під статтею!
Напевно, ви не знаєте:
Подобається( 0 ) Не подобається( 0 )
Далеко не всі чули про те, що літій-іонні батареї типу АА, мають не тільки стандартні 3,7 вольта, але є такі моделі, що дають звичайних півтора, як у нікель кадмієвих. Так, сама хімія банок не дозволяє створювати 1,5-вольтові осередки, тому всередині є стабілізатор, що знижує. Таким чином виходить класична батарея, що перезаряджається, на стандартне для більшості приладів і, головне, іграшок, напруга. Ці АКБ мають ту перевагу, що дуже швидко заряджаються і потужніші за ємністю. Тому можна сміливо припустити зростання популярності таких елементів живлення. Давайте оглянемо тестовий зразок та розберемо його начинку.
Сама батарея виглядає як звичайні АА елементи, крім верхньої позитивної клеми. Є зверху втоплене кільце навколо неї, що забезпечує пряме підключення до Li-ion осередку для .
Після відривання етикетки ми зустрілися з простим сталевим корпусом. Бажаючи розібрати комірку з мінімальним ризиком короткого замикання всередині, використовувався маленький труборіз для акуратного розбирання зварного шва.
Друкована плата, яка видає з 3,7 – 1,5 вольта, знаходиться усередині кришки.
У цьому перетворювачі використана 1.5 МГц інвертор DC-DC, щоб забезпечити 1,5 на виході. Судячи з даташиту, це повністю інтегрований конвертер із усіма силовими напівпровідниковими компонентами. Перетворювач розрахований на 2,5-5,5 вольт входу, тобто у межах робочого діапазону Li-ion осередку. Крім того, він має власний струм споживання лише 20 мікроампер.
Для акумулятора передбачена схема захисту, розташована на гнучкій платі, яка оточує Li-ion комірку. Вона використовує мікросхему XB3633Aяка, як і інвертор, є повністю інтегрованим пристроєм; немає зовнішніх МОП-транзисторів для відключення осередку від решти схеми. Загалом з цією супутньою електронікою, з літієвого елемента вийшла звичайна повноцінна батарейка 1,5 В.
Представляю огляд мікропотужного перетворювача напруги, який мало на що згодиться.
Зібраний досить непогано, розмір компактний 34х15х10мм 
Заявлено:
Вхідна напруга: 0.9-5В
З однієї батареї АА вихідний струм до 200мА
З двох батарей АА вихідний струм 500 ~ 600мA
ККД до 96%
Реальна схема перетворювача 
В очі відразу кидається дуже мала ємність вхідного конденсатора - всього 0.15мкФ. Зазвичай ставлять більше разів у 100, мабуть наївно розраховують на низький внутрішній опір батарейок:) Ну поставили такий і бог з ним, за необхідності можна й поміняти - собі одразу поставив 10мкФ. Знизу на фото валяється рідний конденсатор. 
Габарити дроселя також дуже невеликі, що змушує задуматися щодо правдивості заявлених характеристик.
На вході перетворювача підключено червоний світлодіод, який починає світитися при вхідній напрузі більше 1,8В
Перевірку проводив для наступних стабілізованихвхідних напруг:
1,25В - напруга Ni-Cd та Ni-MH акумулятора
1,5В – напруга одного гальванічного елемента
3,0В - напруга двох гальванічних елементів
3,7В - напруга Li-Ion акумулятора
При цьому навантажував перетворювач до падіння напруги до розумних 4,66В
Напруга холостого ходу 5,02В
- 0,70В - мінімальна напруга, при якій перетворювач починає працювати на холостому ході. Світлодіод при цьому природно не світиться – напруги не вистачає.
- 1,25В струм холостого ходу 0,025мА, максимальний вихідний струм всього 60мА при напрузі 4,66В. Вхідний струм при цьому 330мА, ККД близько 68%. Світлодіод при такій напрузі природно не світиться. 
- 1,5В струм холостого ходу 0,018мА, максимальний вихідний струм 90мА при напрузі 4,66В. Вхідний струм при цьому 360мА, ККД близько 77%. Світлодіод при такій напрузі природно не світиться 
- 3,0В струм холостого ходу 1,2мА (споживає переважно світлодіод), максимальний вихідний струм 220мА при напрузі 4,66В. Вхідний струм у своїй 465мА, ККД близько 74%. Світлодіод при такій напрузі світиться нормально. 
- 3,7В струм холостого ходу 1,9мА (споживає переважно світлодіод), максимальний вихідний струм 480мА при напрузі 4,66В. Вхідний струм у своїй 840мА, ККД близько 72%. Світлодіод при такій напрузі світиться нормально. Перетворювач починає трохи грітися. 
Для наочності звів результати в таблицю. 
Додатково при вхідній напрузі 3,7В перевірив залежність ККД перетворення струму від навантаження
50мА - ККД 85%
100мА - ККД 83%
150мА - ККД 82%
200мA - ККД 80%
300мA - ККД 75%
480мА - ККД 72%
Як неважко помітити, що менше навантаження, то вище ККД
До заявлених 96% сильно не дотягує
Пульсації вихідної напруги при навантаженні 0,2А 
Пульсації вихідної напруги при навантаженні 0,48А 
Як неважко помітити, на максимальному струмі амплітуда пульсацій дуже велика і перевищує 0,4В.
Швидше за все це відбувається через вихідний конденсатор невеликої ємності з високим ESR (виміряв 1,74 Ом)
Робоча частота перетворення близько 80кГц
Запаяв додатково кераміку 20мкФ на вихід перетворювача та отримав зниження пульсацій при максимальному струмі в 5 разів! 
Висновок: перетворювач є дуже малопотужним – це обов'язково слід враховувати, вибираючи його для живлення Ваших пристроїв
Loading...