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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Estabilizador de voltaje de conmutación en el chip MC34165P. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Cuando existe una gran diferencia entre la tensión CC de entrada y salida, es recomendable utilizar estabilizadores de tensión conmutados, que en este caso proporcionan una mayor eficiencia en comparación con los estabilizadores lineales. Mediante el uso de microcircuitos especializados para estos fines, se puede simplificar significativamente el desarrollo, montaje y ajuste de estabilizadores de pulso. El estabilizador del microcircuito Motorola ofrecido a los lectores proporciona un voltaje de salida ajustable de 1,2 a 15 V con una corriente de carga de hasta 1 A. Si hay una fuente de voltaje de CC o CA de voltaje relativamente alto, por ejemplo, una fuente de alimentación de una impresora antigua, un escáner o una calculadora de contabilidad de escritorio, se puede hacer un regulador de voltaje de conmutación en el circuito integrado MC34165P, que permite un voltaje de CC de entrada de hasta a 65 V. En este chip se pueden montar convertidores de tensión CC reductores, elevadores e inversores (los llamados convertidores CC-CC). Sus funciones son similares a las de los microcircuitos de baja potencia más conocidos de las series MC34063, MC33063, pero permite una mayor corriente de carga y un mayor voltaje de entrada.
El circuito de un regulador reductor de voltaje CC ensamblado en el chip MC34165P se muestra en la Fig. 1. El estabilizador se fabrica como un dispositivo universal, está diseñado para una tensión de entrada CA de 8...42 V o CC 8...60 V y proporciona una tensión de salida de 1,2.15 V con una corriente de carga de hasta a 1 A. Este rango de voltaje de salida se usa con mayor frecuencia para alimentar varios diseños de radioaficionados e industriales de baja potencia. El voltaje mínimo de entrada de CA o CC debe ser aproximadamente cuatro voltios o más por encima del voltaje de salida especificado. Los fusibles de polímero autorregenerables FU1, FU2 protegen las fuentes de voltaje de entrada contra sobrecargas en caso de mal funcionamiento del estabilizador. El diodo VD1 protege el estabilizador de la polaridad incorrecta del voltaje de entrada. El puente de diodos VD2 rectifica la tensión alterna. El condensador C6 suaviza las ondulaciones del voltaje rectificado. El LED azul HL1 indica la presencia de voltaje de entrada. El chip DA1 está conectado según un circuito regulador de voltaje reductor, cercano al estándar. El voltaje de salida del estabilizador depende de la relación de resistencia de las resistencias R5 y R3. Cuanto mayor sea la resistencia establecida de la resistencia variable R5, mayor será el voltaje de salida. El voltaje de salida máximo para este dispositivo se selecciona en 15 V, pero el estabilizador se puede ajustar a un valor diferente, mayor o menor. La resistencia R2 es un sensor de corriente para el funcionamiento de la unidad de protección del microcircuito DA1. La frecuencia del oscilador interno del chip DA1 depende de la capacitancia del condensador C8, con el valor indicado en el diagrama es aproximadamente igual a 60 kHz. La resistencia R4 y el diodo VD3 reducen la probabilidad de dañar el microcircuito. El acelerador L1 es acumulativo. Las ondulaciones en el voltaje de salida del estabilizador son suavizadas por el capacitor C9. El voltaje estabilizado se suministra a la salida de la fuente de alimentación a través de un filtro LC de dos niveles L2C12-C14L3C15-C17. Para aumentar la confiabilidad operativa, los condensadores C10-C13 y C15, C16 de voltaje relativamente bajo se conectan en serie. El LED HL2 comienza a encenderse cuando el voltaje de salida del estabilizador excede los 2 V. La resistencia R7 descarga los condensadores C9-C17 cuando el voltaje de salida del estabilizador disminuye o se apaga. El diodo zener VD5 con una tensión nominal de estabilización de 20 V puede proteger algunas cargas conectadas contra daños en caso de fallo del estabilizador. Con un voltaje CC de entrada de 45 V, CC de salida de 15 V y sin carga, el consumo de corriente propio del estabilizador no supera los 21 mA. Cuando el voltaje de entrada es de 42 V, el voltaje de salida es de 9 V y la corriente de carga es de 1 A, la corriente consumida por el estabilizador de la fuente es de aproximadamente 0,28 A, lo que corresponde a una eficiencia del 76%. Con un voltaje de entrada de 42 V, un voltaje de salida de 5 V y una corriente de carga de 1 A, el estabilizador consume una corriente de aproximadamente 0,19 A, la eficiencia es de aproximadamente el 62%. A modo de comparación, la eficiencia de un estabilizador lineal convencional en el primer caso es de aproximadamente el 27% y en el segundo sólo del 13%. En este caso, el elemento de control, el transistor, debería instalarse en un impresionante disipador de calor con una gran superficie de refrigeración. La amplitud del voltaje de ondulación y ruido en la salida del estabilizador es inferior a 5 mV con una corriente de carga de 1 A.
La mayoría de las piezas del estabilizador de voltaje están ubicadas en una placa de circuito de 130x45 mm. Toda la estructura se coloca en una caja metálica de 155x57 mm con inserciones de plástico (Fig. 2. Las partes metálicas de la carrocería están cubiertas con una película decorativa autoadhesiva similar a la madera. La carcasa está conectada eléctricamente a un cable común. El punto en el que la carcasa está conectada al cable común es el terminal negativo del condensador C9; la trenza de blindaje del cable que va a la resistencia variable R5 está conectada al mismo punto. La longitud de este cable debe ser lo más corta posible. Las resistencias del dispositivo se pueden utilizar para cualquier propósito general, por ejemplo, MLT, C1-4, C1-14, C2-23. Resistencia variable: SP4-1, SP4-3, SP3-9, SP3-33-32, su cuerpo-pantalla de metal está conectado a un cable común. Los condensadores de óxido son análogos importados de bajo perfil de los K50-68, K50-35 nacionales. Los condensadores C1-C5, C7 son condensadores de película de tamaño pequeño con una tensión nominal de al menos 100 V. El condensador C8 es de película o cerámico con TKE bajo. Condensadores cerámicos C10-C13, C15, C16 para montaje en superficie. Están soldados debajo de los terminales de los correspondientes condensadores de óxido. Son adecuados los condensadores con una capacidad de 2,2 µF o más, según el principio “cuanto mayor sea la capacitancia, mejor” y cuanto mayor sea el tamaño de estos condensadores, mejor. El condensador C18 es un condensador de tantalio de pequeño tamaño para montaje en superficie, se instala dentro del conector de salida (el conector no se muestra en el diagrama de la Fig. 1). El puente de diodos D2SB60 se puede reemplazar con KBP02-KBP10, RS203-RS207, RC203-RC207. En lugar del diodo 1N4003, cualquiera de los diodos 1N4002-1N4007, UF4002-UF4007, KD243B, KD247A, KD257A servirá. Podemos sustituir el diodo 1N5402 por 1N5402-1N5408 o de las series KD226, KD257, KD411, KD213. El diodo de alta velocidad MR852 se puede reemplazar con MR851-MR856, SRP300B-SRP300K, UF5402-UF5408; otros diodos de este diseño, incluido el puente VD2, también se pueden reemplazar con los mismos dispositivos. En lugar del diodo Zener 1 N5357, son adecuados dos 1.5KE10CA más potentes o un D816A conectados en serie. Se puede utilizar cualquier LED, preferiblemente con mayor eficiencia luminosa, por ejemplo, de las series KIPD21, KIPD40, KIPD66, L-1513S. Fusibles autorregenerables FU1, FU2: cualquiera para una tensión de funcionamiento de 60 o 250 V, por ejemplo LP60-110. En un dispositivo depurado, se pueden instalar cartuchos fusibles convencionales en su lugar. El chip MC34165P es reemplazable por el MC33165P, lo que permite el funcionamiento en un rango de temperatura más amplio. Se pega un disipador de calor de duraluminio o cobre al microcircuito con pegamento BF, cuya superficie de enfriamiento debe ser suficiente para que la temperatura de la carcasa del microcircuito no supere los 60 ° C en todos los modos de funcionamiento del estabilizador de voltaje. Si se limita a un voltaje CC de entrada máximo de 40 V o 28 V CA, puede utilizar el chip MC33163P o MC34163P, que permite una corriente de carga de hasta 3 A. Si los chips mencionados no están disponibles, puede utilizar el LM2575HV-ADJ o LM2576HV-ADJ. En el caso de utilizar estos microcircuitos, el circuito del dispositivo se cambia ligeramente (la Fig. 3 muestra las partes diferentes), la resistencia de la resistencia R4 se aumenta a 1 kOhm, la resistencia R2 no está instalada y se instala un fusible autorreintable con un funcionamiento. Se conecta en serie un voltaje de 3 V y una corriente de 15.60 mA con el inductor L900, por ejemplo LP60-090.
Cabe señalar que con tal reemplazo no es necesario volver a calcular ni seleccionar las resistencias R3, R5. Para un funcionamiento estable y confiable del chip estabilizador, es extremadamente importante el cableado correcto de los circuitos de señal y de alta corriente del cable común. Los terminales correspondientes de los elementos C6, C8, VD9, terminales 4-3, 5, 12 del microcircuito DA13 están conectados al terminal negativo del condensador C1 con conductores o cables impresos separados. Para minimizar la ondulación y el ruido en la salida del estabilizador, los terminales negativos de los condensadores C14, C17 están conectados al terminal negativo C9 en serie, como se muestra en el diagrama. La longitud total de los conductores o cables impresos hasta la resistencia R2 desde los terminales correspondientes del chip DA1 no debe ser superior a 6 cm, incluida la longitud de los terminales de esta resistencia. El cable blindado de la resistencia variable debe estar alejado del inductor L1. El inductor L1 se fabrica industrialmente a partir de la unidad de corrección de trama de un monitor de computadora de cinescopio. Está enrollado sobre un núcleo magnético de ferrita en forma de H con un diámetro exterior de 13 y una altura de 20 mm. Es recomendable utilizar un estrangulador blindado en una pantalla metálica. Para fabricar su propio inductor L1, puede utilizar un núcleo magnético anular Kz2x20x9 hecho de ferrita de 3000NM, enrollando 180 vueltas de alambre Litz casero a partir de 24 núcleos de alambre enrollado con un diámetro de 0,15...0,18 mm. Antes de enrollar, se corta un espacio no magnético de 0,5.1 mm a través del anillo, que se rellena con epoxi o adhesivo termofusible, y el circuito magnético se envuelve con tela barnizada o película de lavsan. Entre las capas del devanado también se coloca una capa de aislamiento hecha de tela fina barnizada o película de lavsan. Los chokes L2, L3 pueden tener cualquier diseño, solo es necesario que estén diseñados para una corriente de funcionamiento de al menos 1 A y tengan una resistencia de devanado de no más de 0,1 ohmios. En su lugar, también puede utilizar estranguladores para unidades de corrección de trama o filtros para fuentes de alimentación de monitores de computadora, televisores viejos importados y otros equipos de radio. Es recomendable comprobar el funcionamiento y ajustar el estabilizador cuando la tensión de entrada se reduce a 20...25 V, conectando el dispositivo a una fuente de alimentación con una unidad limitadora de corriente de salida. Si la prueba tiene éxito en tales condiciones, el estabilizador se prueba secuencialmente a voltajes de entrada de aproximadamente 40 y aproximadamente 60 V. Si el voltaje de entrada excede los 40 V, es altamente indeseable probar la resistencia del estabilizador a sobrecargas y cortocircuitos en el circuito de carga. . Si desea crear una fuente de alimentación de red completa basada en este estabilizador de voltaje, puede equiparlo con un transformador reductor, por ejemplo, TP115-14, TP115-15. En el caso de fabricar un estabilizador para alimentar un dispositivo específico, por ejemplo, un reproductor MP3, o utilizar el estabilizador como cargador de teléfono móvil, en lugar de la resistencia variable R5, se puede establecer una resistencia constante requerida (aproximadamente 1,3 kOhm). para una tensión de salida de 5 V). Autor: A. Butov
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