1. Завантажити програму для розрахунку імпульсного трансформатора
2. Завантажити креслення друкованої плати
3. Завантажити креслення друкованих плат для останнього варіанту схеми.

На прохання наших шановних радіоаматорів, а саме в статті Саб з підсилювачем на TDA1562Q відкриваємо нову досить цікаву тему про перетворювачі напруги, зокрема автомобільні.

Перетворювачі напруги - це досить актуальна тема для радіоаматорів автомобілістів, які ставлять за мету встановити в машині якісну акустичну систему з потужним бомбовим сабом і сателітами, отримавши тим самим відмінне якісне звучання, що радує слух не тільки власника, а й оточуючих. Вже не знаю, звичайно, наскільки оточуючим це подобається. Особливо в нічний час у дворі багатоквартирного будинку (прим. Авт. AndReas). Але безпосередньо для радіоаматора важливий сам факт якості звучання. Домогтися бездоганності можна при наявності декількох складових: по-перше, установкою правильно розрахованого і зібраного саба (краще саморобного), по-друге, підключенням акустичної системи, що складається з сабвуфера і сателітів, до підсилювача потужності звукової частоти з малим коефіцієнтом нелінійних спотворень і, в По-третє, харчуванням блока живлення БП (УМЗЧ) від бортової мережі автомобіля (потрібен перетворювач напруги). У даній статті зупинимося на останньому факторі докладніше.

Тепер поговоримо про трансформаторі. Трансформатор для автомобільного перетворювача напруги мотається на феритових кільцях. З вітчизняних феритів найкращими характеристиками володіють ферити марок 2500НМС1 і 2500НМС2 як такі, що, на відміну від інших марок, негативну температурну залежність втрат і призначені для сильних магнітних полів. Але також можливо застосування 2000НМ1, як більш ходовий марки. Можна використовувати кільця 40х25х11 або 45х28х12. Для надійності краще взяти два таких кільця, тому що потужність потрібна немаленька, і склеїти їх будь-яким клеєм по кераміці. Після склеювання краю закруглити напилком.

Тепер потрібно розрахувати кількість витків обмоток залежно від потрібної напруги і потужності на виході автомобільного перетворювача напруги. Візьмемо для прикладу максимальну потужність трансформатора 500 ват. Тоді струм в первинній обмотці дорівнює I = 500/12 = 41,66 ампера. Округлено приймемо I = 42 А. Але в перетворювачах напруги первинна обмотка трансформатора ділиться на дві частини (двотактний перетворювач напруги). Відповідно струм в кожному плечі складе 21 ампер. Вибираємо перетин обмотувального дроту трансформатора. Площа перетину виходить S = 0,157 * 21 = 3,297 мм 2 або ж провід перетином D = 2 мм. Але чим товще дріт, тим нижче ККД і вище нагрів трансформатора. Рекомендується взяти кілька проводів меншим діаметром, наприклад, 0,6 мм. Обчислюємо його площа за формулою S =? * R2, тобто 0,32 * 3,14 = 0,283 мм 2. Далі 3,297 / 0,283 = 11,7 округлимо до 12. Значить, для намотування одного плеча нам знадобиться 12 проводів перетином 0,6 мм. Вторинна обмотка трансформатора перетворювача напруги розраховується таким же чином. Визначаємо максимальний струм в залежності від потрібного напруги (тобто напруга живлення блока живлення БП); ток множимо на 0,157 мм 2, знайшовши перетин дроту; розраховуємо скільки буде потрібно дротів меншим перетином. Визначившись з кількістю витків в первинній обмотці, можна приступати до самої намотуванні трансформатора автомобільного перетворювача напруги. Для цього беруться всі 12 проводів, якщо використовується провід перетином 0,6 мм, переплітаються кіскою і намотуються на кільця. Друга частина первинної обмотки намотується також. Дуже важливо, щоб витки обох обмоток розподілялися рівномірно по всьому кільцю, інакше трансформатор перетворювача буде грітися, особливо на максимальній або близькою до цього значення потужності. Можна здійснити намотування іншим способом. Намотати 12 окремих обмоток для одного плеча, а потім так само для другого і з'єднати їх. Висновки трансформатора відразу йдуть в друковану плату. З'єднувати треба так: 1-початок, 2-кінець, тобто 1; 2; 1; 2. По закінченню намотування первинної обмотки можна її обернути тканинної ізоляційною стрічкою, а потім вже мотати вторинну. Вторинна обмотка мотається аналогічно. Кількість витків буде залежати від напруги, яке ви хочете отримати. Можете скористатися програмою для розрахунку імпульсного трансформатора для автомобільного перетворювача напруги:

Завантажити програму для розрахунку імпульсного трансформатора

Особливу увагу також варто приділити випрямляння і стабілізації отриманого напруги на виході трансформатора автомобільного перетворювача. Необхідно підібрати імпульсні діоди, щоб вони витримали необхідну силу струму, здатні працювати на частоті від 80 ... 100 кГц. На вихід необхідно встановити дроселі. Для сердечника дроселів можна застосувати кільця, що використовуються в комп'ютерних блоках харчування. До речі, звідти ж можна випаять і ШІМ - контролер TL494 (КР1114ЕУ4). Дроселі містять по 5 ... 6 витків проводу перерізом не менше 2 мм. Є ще одна маленька хитрість. Зазвичай при харчуванні пристроїв, в тому числі і підсилювачів звукової частоти, використовуються фільтруючі конденсатори дуже великої місткості. Рекомендується 1000 ... 2000 мкФ на 1 ампер навантаження. Але для автомобільних перетворювачів напруги важлива не сама ємність конденсаторів, а кількість самих конденсаторів. Тобто краще поставити, скажімо, 10 штук по 1000 мкФ, ніж один на 47000 мкФ.

Структурно принцип роботи автомобільного перетворювача напруги можна описати так. ШІМ контролер TL494 (КР1114ЕУ4) задає частоту відкриття і закриття транзисторів. Двотактним такий перетворювач напруги називається тому, що при відкритті одного плеча інше закривається. Зміна режиму відбувається з заданою частотою ШІМ контролера. Постійна напруга, перетворене вихідним каскадом на потужних транзисторах в змінне, подається на трансформатор. Після цього напруга випрямляється доданими мостом, фільтрується дросселями і конденсаторами. Ну а далі автомобільний перетворювач напруги виконує безпосередньо ту функцію, для якої створювався.

Ну і від полутеоріі перейдемо до практики, додавши в скарбничку наведених вище посилань на схеми перетворювачів напруги ще такі схеми.
Автомобільний перетворювач напруги з потужністю 500 ват.

Варіанти використання виходів автомобільного перетворювача напруги:

Кількість вихідних обмоток автомобільного перетворювача напруги можна зменшити або взагалі модернізувати, застосувавши ультрашвидкісна діоди, робоча напруга яких значно вище напруги діодів Шотки, що дозволяє отримати вихідну напругу аж до 90 В, а при заміні електролітичних фільтруючих конденсаторів на більш високовольтні і вище 90 вольт.

Як бачимо, в вихідному каскаді автомобільного перетворювача напруги використовуються потужні польовики IRF3205 (вітчизняний аналог КП783А). Можна замінити на NTP5426, IRF540, IRF1405, IRF1407, IRF2805.

У модернізованої вихідний схемою використовуються швидкодіючі діоди 30EPF06.

Трохи планку по потужності і наведемо наступну схему автомобільного перетворювача напруги 300 ват.

В общем-то принципова різниця в схемах полягає тільки в спрощенні вихідного каскаду. Варіанти використання виходів перетворювача наступні:

А якщо ми збільшимо кількість потужних польових транзисторів IRF3205 в вихідному каскаді перетворювача напруги до трьох штук на плече, то отримаємо досить солідну потужність в 700 ват.

Таким чином, при використанні автомобільного перетворювача напруги конструктивно повинно вийти щось на зразок цього:

Креслення друкованої плати і розташування деталей на ній в форматі .lay можете також завантажити:

Завантажити креслення друкованої плати

Дані перетворювачі напруги, незважаючи на спрощену схемотехнику, досить надійні.

Безпосередньо перед публікацією статті, порившись додатково в рунеті, прийшов до висновку, що з наведених вище схем автомобільних перетворювачів напруги можна виключити деякі компоненти, тим самим значно спростивши конструкцію. А саме, вихідний каскад на польових транзисторах підключається безпосередньо до вихідного трансформатора. Виключаються дроселі L4 для 300 ватного і трансформатор TV1 з усією обв'язкою для 500 і 700 ватів перетворювачів. Можна виключити оптрон IC1, тим самим забравши блок захисту. У підсумку можна отримати дуже просту для повторення схему автомобільного перетворювача напруги.

Під цю схему є також друкована плата в форматі .lay. В архіві три печатки. Перший варіант - це друкована плата з підписаними елементами, другий варіант - звичайний варіант з одним напругою на виході, третій варіант - з двома різними напругами на виході.

Завантажити креслення друкованих плат для останнього варіанту схеми.

Мітки: корисно зібрати

Радіоаматорів цікавлять електричні схеми:

Перетворювач напруги 12 - 220
Найпростіший перетворювач напруги