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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor de tensión 2,4/8 V para alimentar la alarma de seguridad. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores El autor propone una opción de convertidor de voltaje para alimentar dispositivos diseñados para una batería 6F22 ("Krona") a partir de dos baterías de hidruro metálico de níquel de tamaño AAA utilizando el ejemplo de una alarma de seguridad. Algunos dispositivos autoalimentados funcionan casi continuamente, consumiendo una pequeña corriente la mayor parte del tiempo en modo de espera y solo brevemente, decenas de veces más. Un ejemplo de un dispositivo de este tipo es una alarma de seguridad autónoma con un sensor de movimiento por infrarrojos incorporado y un emisor acústico (Fig. 1). En modo de espera, la corriente consumida por la alarma no supera las fracciones de miliamperio y, cuando se emite una señal de alarma, aumenta a 50...60 mA.
La fuente de alimentación de este dispositivo tiene requisitos contradictorios. Por un lado, debe tener una tensión de 6...9 V y una corriente de salida de varias decenas de miliamperios para garantizar un volumen suficiente de la señal de alarma; por otro lado, debe tener una gran capacidad y unas dimensiones reducidas. Para alimentar este dispositivo, se utiliza una batería 6F22 ("Krona"). Por supuesto, existen baterías de celdas galvánicas o baterías de tamaños similares que cumplen con estos requisitos, pero no son baratas. Si usa unos baratos, es posible que no proporcionen la corriente requerida; por lo general, tienen una corriente de autodescarga alta y, por lo tanto, requieren un reemplazo frecuente. Una de las opciones para solucionar este problema es utilizar baterías de níquel-cadmio, níquel-hidruro metálico o pilas galvánicas de tamaño AA y un convertidor elevador de voltaje para alimentar la alarma. Un convertidor de este tipo se puede ensamblar sobre la base de un microcircuito especializado NCP1400ASN50T1; su circuito se muestra en la Fig. 2. Este chip está diseñado para construir un convertidor de voltaje de conmutación estabilizado con un voltaje de salida de 5 V. El chip funciona de tal manera que mantiene el voltaje constante especificado en su entrada de SALIDA (pin 2). Para obtener aproximadamente el doble del voltaje en la salida del convertidor, se utilizan dos rectificadores en los diodos VD1 y VD2, y el inductor de almacenamiento L1 se realiza con un grifo.
Pero sea cual sea la corriente de salida, el convertidor sigue consumiendo corriente de la fuente de alimentación. Para reducirlo, puede apagar periódicamente el convertidor y, durante una pausa en el funcionamiento, alimentar la alarma desde un condensador de almacenamiento. Esto es exactamente lo que se hace en este dispositivo, ya que el microcircuito tiene una entrada de control CE (pin 1). El convertidor se enciende y apaga mediante el transistor de efecto de campo VT1. Inmediatamente después de aplicar la tensión de alimentación, se descarga el condensador C3, se cierra el transistor y se suministra un nivel alto a la entrada CE, encendiendo el convertidor. Comienza la carga del condensador C3, y cuando el voltaje en la puerta del transistor es suficiente para abrirlo, el voltaje en la entrada CE del microcircuito disminuye a casi cero y el convertidor se apaga. Cuando el condensador C3 esté ligeramente descargado, el transistor se cerrará y el convertidor se encenderá nuevamente. Como resultado, la corriente consumida por el convertidor cuando la alarma está funcionando en modo de espera es de naturaleza pulsada y el voltaje en el capacitor varía entre dos valores Umin y Umax (Fig. 3). La amplitud del pulso actual es de aproximadamente 200 mA, la duración del pulso es de aproximadamente 1 ms y el período de repetición es de aproximadamente 1,5 s. Por lo tanto, la corriente promedio consumida de la fuente de alimentación en este modo no excede 1 mA.
Aprovechando el hecho de que la alarma funciona normalmente en el rango de voltaje de suministro de 7...10 V, se decidió configurar (usando la resistencia de ajuste R3) el voltaje de salida a 7,5...8 V. Por lo tanto, el convertidor se enciende periódicamente y apagado, manteniendo la tensión de salida especificada. Por lo tanto, la inestabilidad del voltaje de salida es relativamente alta: ±0,5 V, pero esto no afecta el funcionamiento de la alarma. Cuando la batería se descarga, el período de funcionamiento disminuye. Sin transistor de efecto de campo, la tensión de salida del convertidor es de 9...9,5 V. Cuando la alarma entra en modo de alarma, el período de activación del convertidor disminuye drásticamente. Si la tensión de salida cae por debajo de 8 V, el transistor de efecto de campo se cerrará y el convertidor funcionará de forma continua. La estabilidad térmica de la tensión de salida está determinada principalmente por los parámetros del transistor de efecto de campo. En este caso, el coeficiente de temperatura del voltaje es negativo, igual a varios milivoltios por grado Celsius. Si la alarma se apaga usando el interruptor estándar, el convertidor continuará funcionando, pero el período de encendido aumentará varias veces y la corriente consumida de la fuente de energía disminuirá. Por lo tanto, en algunos casos, es posible prescindir de instalar un interruptor especial en el circuito de alimentación del convertidor y, si se almacena durante un largo tiempo en estado apagado, las baterías o elementos galvánicos simplemente deben retirarse del compartimento de las baterías. . Pero si lo desea, puede instalar un interruptor adicional, para ello hay suficiente espacio en el cuerpo de la alarma. La mayoría de los elementos están montados en una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio de 1,5 mm de espesor en ambos lados; su dibujo se muestra en la Fig. 4. Todos los elementos se colocan por un lado, el segundo se deja metalizado. El convertidor utiliza resistencias fijas para montaje en superficie de tamaño estándar 1206, pero también son adecuados MLT, S2-23, trimmer - SP3-19, condensadores de óxido - tantalio para montaje en superficie. En lugar de diodos SS12, se pueden utilizar diodos de germanio pulsados o detectores de baja potencia o diodos Schottky, diseñados para una corriente directa de al menos 60 mA. El inductor está enrollado en un anillo de ferrita con un diámetro de 6...9 mm del transformador de balasto electrónico de una lámpara fluorescente compacta y contiene nueve vueltas de cable PEV-2 0,4 con una derivación desde la cuarta, contando desde la izquierda según al circuito de salida.
El lado largo del tablero (abajo en la Fig. 4) está soldado a una base de 26x50 mm, hecha de lámina de fibra de vidrio en un lado (Fig. 5). Los contactos que sostienen baterías o celdas galvánicas están soldados en los lados estrechos de la base (Fig. 6). Para ello, se cortan almohadillas impresas en la placa base para soldar los soportes. Como resultado, el convertidor "encaja" en las dimensiones generales de una batería 6F22 y se coloca en el compartimento de la batería de la alarma (Fig. 7).
Este convertidor también se puede utilizar para alimentar multímetros de la serie DT-83X (Fig. 8), encajará en el compartimento de la batería. Para hacer esto, el transistor de efecto de campo y todas las resistencias no se pueden instalar en la placa, y la entrada CE (pin 1) del microcircuito se conecta al terminal positivo del condensador C1. El número de vueltas del acelerador es 10, con un toque desde el medio. Dado que el multímetro se usa con poca frecuencia, se debe instalar un interruptor de alimentación deslizante de tamaño pequeño en el circuito de alimentación del convertidor, que se encuentra en el cuerpo del multímetro en la esquina inferior izquierda (Fig. 9). El convertidor también se puede utilizar en otros dispositivos alimentados por una batería 6F22.
Autor: N. Nechaev
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