Главная » Питание
Призовой фонд
на декабрь 2022 г.
1. 1000 руб
Сайт Паяльник
2. Мультиметр ANENG M118A
Сайт Паяльник
3. 50 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Повышающий DC/DC преобразователь на ZXSC300

Микросхема ZXSC300 является повышающим DC/DC преобразователем, работающим по принципу частотно-импульсной модуляции (PFM, Pulse Frequency Modulation). Главное её достоинство - работа от питающего напряжения, равного 0,8 В, и высокий КПД. Недостаток - нормальный режим работы контроллера подразумевает работу на токовую нагрузку, например, светодиоды, что не позволяет его использовать в качестве источника напряжения. Этот недостаток можно решить, используя незначительные изменения в схемотехнике включения ZXSC300. Схема представлена ниже.

Элементы DA1, VT1, L1, VD1, R2, C1, C2, C3, C5 определяют стандартное включение ZXSC300 для работы на токовую нагрузку. Резистор R2 определяет максимальный ток транзистора VT1. Источник опорного напряжения для DA1 - 0,019В, соответственно максимальный ток для VT1 равен 0,019В/R2 = 1,137 А. Элементы VT2, VT3, VD2, C4, R1, R3...R7 обеспечивают обратную связь по напряжению на нагрузке. Основой ограничения выходного напряжения служат элементы VD2, VT3, R6, R7, C4. Ток, протекающий через цепочку VD2, R6, R7 вызывает открытие транзистора VT3. Напряжение ограничения на выходе преобразователя при этом составляет величину, равную падению напряжения на стабилитроне VD2 и переходе база - эмиттер транзистора VT3: Uвых = Uvd2+UбэVT3 = 0,6 + 8,2 = 8,8 В. Конденсатор C4 обеспечивает замедление скорости реакции транзистора VT3 на изменение значения выходного напряжения, что исключает колебательные процессы на выходе преобразователя. Открытие транзистора VT3 способствует открытию транзистора VT2, вследствие чего происходит протекание тока через резистор R1, падение напряжения на выв. 4 DA1 оказывается более опорного 0,019 В, что вынуждает контроллер DA1 закрыть транзистор VT1. Накопление энергии на дросселе L1 заканчивается, и следующие 1,2...3,2 мкс накопленная энергия через диод VD1 отдаётся в нагрузку. Далее транзистор VT1 открывается вновь, дроссель L1 накапливает энергию, и так цикл за циклом.

Предлагаемый вариант повышающего преобразователя ориентирован на использование от низковольтного источника питания и хорошо подойдёт для питания мультиметров, ток потребления которых, за исключением подсветки и прозвонки, 32 и 23 мА соответственно для модели MS8265, составляет единицы миллиампер.

Характеристики преобразователя:

  • Питающее напряжение: 1...3,7 В;
  • Напряжение на нагрузке: 8,8...8,88 В;
  • Холостой ход при питании 1 В: 3,9 мА:
  • Холостой ход при питании 1,5 В: 2,9 мА;
  • Холостой ход при питании 3,5 В: <1 мА;
  • Максимальный ток в нагрузке при питании 1 В: 35 мА;
  • Максимальный ток в нагрузке при питании 1,5 В: 50 мА;

Осциллограмма пульсаций на нагрузке при питании 1,5 В и токе 49 мА:

На холостом ходу поддержка уровня выходного напряжения осуществляется пачками коротких импульсов, осциллограмма:

Изменение частоты преобразования при сопротивлении нагрузки 300, 220, 180 Ом, питающее напряжение 1,15В, осциллограмма:

КПД преобразователя при разных нагрузках, график:

 

КПД преобразователя при разных питающих напряжениях:

 

Фото собранного устройства:

   

Габариты платы преобразователя меньше, чем габариты элемента питания АА "316" и существенно меньше 6F22 "Кроны":

Напряжение на выходе преобразователя можно установить иным, подобрав необходимый стабилитрон VD2 по указанной выше формуле Uвых = Uvd2+UбэVT3. Допустимый ток в нагрузке в основном будет зависеть от минимального напряжения питания преобразователя и номинала резистора R2. Мощность, потребляемая преобразователем от источника питания, равна: Iп*Uп*КПД = Iн*Uн, где Iп - ток, потребляемый от источника питания, Uп - напряжение питания, Iн - ток нагрузки, Uн - напряжение на нагрузке. Из этого соотношения видно, что с увеличением разницы между питающим и выходным напряжением ток, потребляемый от источника питания, растет. На практике это выглядит так:

Обратите внимание, что при входном напряжении питания менее 1,2 В выходное напряжение преобразователя также начинает уменьшаться. Это как раз и связано с ростом тока коллектора транзистора VT1. Дело в том, что потребляемый преобразователем ток - это среднее значение, пиковое значение тока VT1 примерно в два раза больше, и его величина определяется резистором R2. В данном случае это 1,137А. Поэтому при уменьшении напряжения питания с 1,2 В начинается ограничение тока коллектора, и как следствие - снижение выходного напряжения. Уменьшив сопротивление резистора R2, можно увеличить пиковый ток VT1, что позволит удерживать выходное напряжение на необходимом уровне. Однако тут есть одно ограничение. Согласно справочной информации на FMMT617, постоянный ток коллектора 3А, пиковый - 12А, тут всё хорошо. Напряжение насыщения коллектор - эмиттер 70...100 мВ, но это при токе базы в 10 мА. Выходной же ток ZXSC300 лежит в пределах 1,5...3,6 мА, при минимальном питающем напряжении преобразователя он, скорее всего, может быть ещё меньше. Это означает, что насыщение коллектор - эмиттер VT1 будет больше, и на сколько именно, судить трудно, поскольку зависимость напряжения насыщения от тока базы нелинейная. При температуре кристалла 75 градусов максимальная мощность составляет около 375 мВт, при 100 - уже 250 мВт. Таким образом получается, что при некоторых значениях тока коллектора, мощность, выделяемая за счет увеличения напряжения насыщения коллектор - эмиттер может превысить допустимое значение, что приведёт к тепловому пробою транзистора. Поэтому после сборки устройства необходимо убедиться в отсутствии перегрева транзистора при минимальном питающем напряжении и максимальном выходном токе в нагрузке.

Можно заранее обезопасить себя от подобной ситуации, выбрав номинал резистора R2 равным 0,025 Ом, или даже больше. КПД при этом ухудшится, максимальный ток в нагрузке, при котором на выходе преобразователя будет поддерживаться напряжение 8,8 В, тоже. Но ограничение максимального тока коллектора не позволит привести транзистор VT1 к тепловому пробою.

КПД преобразователя при разных нагрузках, R2=0,025 Ом, график:

Выходное напряжение при R2=0,025 Ом:

При сборке устройства необходимо выбирать дроссель с максимальным значением добротности Q и минимальным сопротивлением по постоянному току - это минимизирует потери и увеличит КПД в целом. Причём добротность дросселя имеет решающее значение. Разумеется, он не должен входить в насыщение при максимальных значениях тока в нагрузке. Танталовые конденсаторы C1, C3, в зависимости он номинальной ёмкости и рабочего напряжения могут отличаться по величине эквивалентного последовательного сопротивления. Если есть возможность его измерения, надо выбирать меньшие значения ESR, так будут меньшие по амплитуде пульсации напряжения на нагрузке, даже если ёмкость конденсаторов будет меньше, чем указаны на схеме. Для уменьшения амплитуды "иголок" на выходе преобразователя при необходимости параллельно конденсатору C2 можно припаять одну - две ёмкости номиналом 0,1...0,47 мкФ.

В заключение отмечу, что при уменьшении выходного напряжения преобразователя КПД будет выше, чем представленные значения.

Собранное без ошибок устройство в настройке не нуждается, необходимые файлы находятся в архиве.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
C1 Электролитический конденсатор220 мкф 16В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C2 Конденсатор2.2 мкф1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C3 Электролитический конденсатор470 мкф 6,3В1 SMD EПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C4 Конденсатор0.01 мкф1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C5 Конденсатор1 мкф1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DA1 PFM контроллерZXSC3001 SOT23-5Поиск в магазине ОтронВ блокнот
L1 Дроссель22 мкГн1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R1 Резистор
100 Ом
1 SMD 0805Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2 Резистор
0.1 Ом
6 SMD 1206Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3 Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R4, R5, R7 Резистор
10 кОм
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R6 Резистор
330 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD1 Диод Шоттки
SS34
1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VD2 ДиодBZV55C8V21 SMD SOD-80Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT1 Биполярный транзистор
FMMT617
1 SMD SOT23Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT2 Биполярный транзистор
BC857
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT3 Биполярный транзистор
BC817
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (20) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+1
Беляев Сергей Львович #
Уважаемый автор! Прошу прощения за мой глупый вопрос, но куда на Вашей схеме подаётся отрицательное напряжение «минус 1,5В» (контакт 2) и откуда снимается отрицательное напряжение минус 8,8В (контакт 4)? У Вас на схеме совершенно недвусмысленно показаны четыре напряжения: «плюс 1,5В» (контакт 1), «минус 1,5В» (контакт 2), «плюс 8,8В» (контакт 3), «минус 8,8В» (контакт 4). Прошу сразу не кидаться тапками, поскольку я всего лишь начинающий радиолюбитель, и, возможно, Вы разъясните для меня данный вопрос?
Ответить
-3

[Автор]
Grenik #
За глупые вопросы тапками не кидаюсь. Читайте книги, вдруг это Вам поможет.
Ответить
0
bulyga #
У меня на полке пару десятоков книг по электронике, ради любопытства перелистал "Искусство схемотехники" Хоровица, "Полупроводниковую схемотехнику" Титце, еще тройку книг вытянутых случайным образом. Везде один принцип: на схеме один узел принят за "землю" (нулевой потенциал) и обозначен соотвествующим значком, а все остальные напряжения считаются он него.
Как читать на вашей схеме: "земля" равна -1.5В и она же равна -8.8В в другой части схемы, от чего отнимать эти 1.5 и 8.8В? от плюсов питания? так договорились же от "земли" всё считать?
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
Жаль, не помогли...
Ответить
0
Kampfkatze #
На самом деле всё очень просто. На схеме ошибки. Должно быть: «плюс 1,5В» (контакт 1), «0В» (контакт 2), «плюс 8,8В» (контакт 3), «0В» (контакт 4). Тогда станет понятно, что на схеме всего две напруги. Автору следует почитать умные книжки. И успехов в изучении основ схемотехники!
Ответить
0
bulyga #
Источник опорного напряжения для DA1 - 0,019В, соответственно максимальный ток для VT1 равен 0,019В/R2 = 1,137 А.
У вас на схеме R2=0.1 Ом => Imax=0.19A
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
На схеме их 6 штук параллельно соединённых. Даже на фото видно, что там резистор не один.
Ответить
0
bulyga #
Да, теперь вижу.
Скажите, это вы сами придумали, что если на схеме пририсовать к резистору уголки с цифрой шесть, то это следует читать, как шесть резисторов в параллель. Это сбивает с толку, во всяком случае со мной случилось именно так.
Используйте стандартный, всем понятный, язык схемотехники и ваши схемы от этого только выиграют. Про плюс/минус напряжения питания вам уже указали выше.
Если не уверены как правильно обозначить элемент, подсмотрите в даташите на любую популярню микросхему (да хоть на используемую вами ZXSC300), там найдёте типовые схемы включения, рисуйте по аналогии.
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
На схеме используется символ "масса", всё понятно же, но ведь Вы каммент не ради этого писали...
Создайте хоть что-то, напишите статью, и "используйте всем понятный язык". И "подсматривайте" за чем угодно.
Ответить
0
Александр_1976 #
Насчёт "уголков" - почитайте ГОСТ 2.701-2008.
Если лень читать весь - то можете сразу читать пункт 5.3.2 примечание 2 рисунок 1.
Но лучше изучите полностью, чтобы не было больше вопросов с чтением схем и необоснованным обвинением авторов.
Хотя, конечно, там должно было быть написано около "уголков" R2-R7.
Отредактирован 29.10.2022 22:39
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
Я не диплом защищаю, к чему мне эти госты. Есть неплохая конструкция, и есть персонажи, которым нечего предложить, кроме пустых замечаний. Статья не для таких, проходите мимо. Тем более, по существу сказать нечего.
Ответить
+1
BARS_ #
Если не уверены как правильно обозначить элемент, подсмотрите в даташите на любую популярню микросхему
Ну вообще-то подсматривать следует в ЕСКД, а не в даташитах. И по ЕСКД все обозначено верно...
Ответить
0
xyz #
Для повышение КПД, транзистор VT1 нужно заменить на сборку из 2 полевых транзисторов 8205 (8205а) (из 2 используется только 1) с платы защиты ли-ион батарей от сотовых, а схему обратной связи можно сделать на двух резисторах делителях (или стабилитроне и резисторе) и оптопаре pc817
Ответить
+2

[Автор]
Grenik #
Исходя из данных на эти транзисторы, на затворе должно быть напряжение от 2,5В и выше. Соответственно питание преобразователя тоже не менее 2,5 В, а то и 2,8 В, поскольку выходное напряжение драйвера ZXSC300 может быть, согласно даташиту, на 0,3 В меньше питающего напряжения. Одной батарейкой уже не обойтись, а в этом-то и весь смысл конструкции.
Кроме того, не факт, что ZXSC300 сможет нормально работать на емкостную нагрузку, ток драйвера маловат.
Прикрепленный файл: 8205.jpg
Ответить
-1
xyz #
Я с вами не согласен, т.к собирал на транзисторе 8205 блокинг генератор и он работал от 0.45 (термо пара)
Не знаю откуда вы взяли параметры (файл 8205.jpg) вот даташиты там указано Gate Threshold Voltage VGS(th) 0,5в:
https://alltransistors.com/adv/pdfdatasheet_slkor/sl8205s.pdf
https://alltransistors.com/adv/pdfdatasheet_cn_shenzhen_fuman_elec/sc8205s.pdf
https://alltransistors.com/adv/pdfdatasheet_cn_vbsemi/gtt8205s.pdf
Экспериментируйте!
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
Вы не со мной несогласны, а с даташитом на 8205. Файл оттуда. Ну почитайте хотя бы, что такое "Gate Threshold Voltage". Какое падение напряжения сток-исток будет при токе стока в 0,1А и питании схемы от 1В.
P.S. 0,45 - уж не знаю, что означает эта цифра. Наверное лошадиные силы.
Ответить
+1
BARS_ #
Из вашего же даташита следует, что транзистору требуется не менее 2,5В на затворе для более-менее нормальной работы. При 0,45В он даже открываться не начнет.

там указано Gate Threshold Voltage VGS(th) 0,5в:
Даааа, вот только там указано от 0,5В до 1,5В и это при токе через транзистор 250 мкА. Учитесь читать даташиты...
Ответить
0
andro #
Скажите пожалуйста, чем снимались осциллограммы и графики?
Ответить
+1

[Автор]
Grenik #
У осциллографа есть функция записи изображения на flash - карту. По сути - снимок экрана. Графики строил в EXCEL по данным, снятым вручную - показания БП и мультиметра.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Регулятор мощности 2 кВт
Регулятор мощности 2 кВт
LC-измеритель LC100-A Макетная плата для пайки (10 шт)
вверх