Автомобилно захранване за лаптоп без навиващи елементи - Компютри - Приднестровски портал
К. ГАВРИЛОВ, Новосибирск
Предлаганото устройство е предназначено за захранване на лаптоп от бордовата мрежа на автомобила. Не съдържа трансформатори и дросели.
За захранване на повечето лаптопи е необходимо постоянно напрежение от около 19 V. Добре познатите схеми на преобразуватели на напрежение на автомобилното захранване за тях (например, описани в предишната ми статия „Автомобилно захранване за лаптоп на таймера KR1006VI1“ в списание Radio, 2013, № 2, стр. 22, 23) са изградени на принципа на повишаващ импулсен преобразувател, използващ трансформатор или дросел за съхранение. За разлика от тях предлаганото устройство реализира двутактов инвертор с диодно-кондензаторен удвоител на напрежението. Стабилизирането на изходното напрежение се извършва по метода на регулиране на ширината на импулса (SHI).
Основни технически характеристики Входно напрежение, V . 11. 15 Изходно напрежение, V . 19 Максимален изходен ток, A . 4.7 Ефективност, %. 61. 83 Честота на преобразуване, kHz. 25 Размери, мм. 130x85x60 Тегло, кг. 0,6
Фиг. 1
Схемата на устройството е показана нафиг. 1. Устройството е базирано на специализиран чип KR1114EU4 (DA1), който е двутактов SHI контролер. Тази микросхема генерира правоъгълни импулси с контролирана продължителност. Елементите C4 и R7 задават честотата на вътрешния осцилатор на микросхемата на около 25 kHz, а разделителят R3R4 задава минималната пауза между импулсите от около 8 μs (приблизително 20% от периода на повторение на импулса). Тази пауза предотвратява протичането на ток през транзисторите по време на превключване. Стабилизиращата обратна връзка се осъществява с помощта на разделителнапрежение R1R2R6 и вътрешния операционен усилвател на чипа DA1. Входовете на този операционен усилвател (щифтове 1 и 2 на чипа DA1) получават сигнали за обратна връзка и референтно напрежение, а управляващото напрежение се формира на изхода на операционния усилвател (щифт 3 на чипа DA1). Кондензаторът C1 изглажда пулсациите на напрежението, идващи от изхода на преобразувателя. Корекцията на честотата на операционния усилвател се извършва с помощта на схема на елементите R5 и SZ. Изходите на чипа DA1 (щифтове 8-11) - колекторите и емитерите на неговите изходни транзистори - управляват инвертора на две допълващи се двойки мощни транзистори VT1-VT4, свързани в мостова верига.
Към изхода на инвертора е свързан удвоител на напрежение, съдържащ диоден токоизправител на Шотки VD1 - VD4 и кондензатори C5 - C7. Резисторите R9 и R12 ограничават изходния ток на чипа DA1 до 0,17. 0,25 A и съответно тока на базите на транзистори VT1 - VT4, за да се предотврати тяхното претоварване. Токът през базите на тези транзистори е избран така, че да ограничи техния колекторен ток до 5,10 A.
Удвоителят работи така. Да предположим, че вътрешен транзистор е отворен между щифтове 8 и 9 на микросхемата. По това време транзисторите VT1 и VT4 са отворени, а VT2 и VT3 са затворени. В този случай кондензаторът C5 се зарежда през диода VD1, а C6 през VD4 дава заряд на кондензатора C7, който захранва товара. Това е последвано от пауза, по време на която вътрешните изходни транзистори на микросхемата и транзисторите VT1 и VT4 са затворени. След пауза вътрешният транзистор се отваря между щифтове 10 и 11 на микросхемата и транзисторите VT2 и VT3 се отварят, докато VT1 и VT4 остават затворени. В този случай кондензаторът C6 се зарежда през диода VD2, а кондензаторът C5 през VD3 дава заряд на кондензатора C7. След това отново следва пауза, по време на която всички транзистори VT1-VT4 са затворени, след което процесът се повтаря. Кондензатор C2 потиска смущенията по време наверигата на входното захранване, а също така предотвратява проникването на импулсен шум, генериран от преобразувателя, в бордовата мрежа на автомобила.
Когато входното напрежение падне под минимално допустимата стойност (това е 10,11 V и зависи от тока на натоварване), преобразувателят излиза от режим на стабилизиране на напрежението, изходното му напрежение намалява, тъй като удвоителят не може да осигури напрежение, по-голямо от удвоеното входно напрежение на изхода.
Диодите на Шотки 2D219A (VD1 - VD4) могат да бъдат заменени с други от серията 2D219, 2D2998, KD2998. Тези диоди се монтират без радиатори. Можете да използвате MBR1035, MBR1045, KD271-KD273 с индекси "A" или "AC", като инсталирате всеки диод на отделен радиатор с площ от 10,15 cm 2 или чрез изолационни уплътнения на общ радиатор с площ от 60 cm?. Подходящи са диоди KD271 - KD273 с други индекси, както и сериите KD213, 2D231, 2D251, 2D252, 2D2992, 2D2993, KD2995-KD2997, но площта на радиатора на диод трябва да се увеличи до 25 cm2.
Двигателят на настроения резистор R1 задава изходното напрежение на преобразувателя, можеда бъде в рамките на 18,20 V. Връзките на входа на преобразувателя с бордовата мрежа и изхода с лаптоп са направени по същия начин, както в предишния дизайн.