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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación para portátil de automóvil sin elementos de bobinado. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Para alimentar la mayoría de las computadoras portátiles, se requiere un voltaje constante de aproximadamente 19 V. Los circuitos convertidores de potencia de automóviles conocidos para ellos se construyen según el principio de un convertidor de pulso elevador que utiliza un transformador o un estrangulador de almacenamiento. A diferencia de ellos, el dispositivo propuesto implementa un inversor push-pull con un doblador de voltaje de diodo-capacitor. La estabilización del voltaje de salida se lleva a cabo mediante el método de regulación de ancho de pulso (SHI). Principales características técnicas
El esquema del dispositivo se muestra en la fig. 1. El dispositivo se basa en un chip especializado KR1114EU4 (DA1), que es un controlador SHI push-pull. Este microcircuito genera pulsos rectangulares de duración controlada. Los elementos C4 y R7 establecen la frecuencia del oscilador interno del microcircuito en unos 25 kHz, y el divisor R3R4 establece la pausa mínima entre pulsos de unos 8 μs (aproximadamente el 20% del período de repetición del pulso). Esta pausa evita el flujo de corriente a través de los transistores durante la conmutación. La retroalimentación estabilizadora se realiza utilizando un divisor de voltaje R1R2R6 y un amplificador operacional interno del chip DA1. Las entradas de este amplificador operacional (pines 1 y 2 del chip DA1) reciben señales de voltaje de retroalimentación y referencia, y el voltaje de control se forma en la salida del amplificador operacional (pin 3 del chip DA1). El condensador C1 suaviza la ondulación del voltaje proveniente de la salida del convertidor. La corrección de frecuencia del amplificador operacional se realiza mediante un circuito en los elementos R5 y C3. Las salidas del chip DA1 (pines 8-11), los colectores y emisores de sus transistores de salida, controlan el inversor en dos pares complementarios de potentes transistores VT1-VT4 conectados en un circuito de puente. Se conecta un duplicador de voltaje a la salida del inversor, que contiene un rectificador Schottky VD1 - VD4 y condensadores C5-C7. Las resistencias R9 y R12 limitan la corriente de salida del chip DA1 a 0,17 ... 0,25 A y, en consecuencia, la corriente base de los transistores VT1-VT4 para evitar su sobrecarga. La corriente a través de las bases de estos transistores se elige para limitar la corriente de sus colectores al nivel de 5 ... 10 A. El doblador funciona así. Suponga que un transistor interno está abierto entre los pines 8 y 9 del microcircuito. En este momento, los transistores VT1 y VT4 están abiertos y VT2 y VT3 están cerrados. En este caso, el capacitor C5 se carga a través del diodo VD1, y C6 a través de VD4 carga el capacitor C7, que alimenta la carga. A esto le sigue una pausa, durante la cual se cierran tanto los transistores de salida internos del microcircuito como los transistores VT1 y VT4. Después de una pausa, el transistor interno se abre entre los pines 10 y 11 del microcircuito y los transistores VT2 y VT3 se abren, mientras que VT1 y VT4 permanecen cerrados. En este caso, el condensador C6 se carga a través del diodo VD2, y el condensador C5 a través de VD3 carga el condensador C7. Luego sigue una pausa nuevamente, durante la cual se cierran todos los transistores VT1-VT4, después de lo cual se repite el proceso. El condensador C2 suprime la interferencia en el circuito de alimentación de entrada y también evita la penetración del ruido de impulso generado por el convertidor en la red de a bordo del vehículo. Cuando el voltaje de entrada cae por debajo del valor mínimo permitido (es 10...11 V y depende de la corriente de carga), el convertidor sale del modo de estabilización de voltaje, su voltaje de salida disminuye.
La apariencia de la placa ensamblada del dispositivo se muestra en la fig. 2. El chip KR1114EU4 (DA1) se puede reemplazar por los análogos MB3759R, TL494CN, KA7500V, IR9494. En lugar de los transistores KT8102B (VT1, VT3) y KT8101B (VT2, VT4), puede usar KT8102A y KT8101A, respectivamente. Los transistores VT1 y VT2 deben instalarse en un disipador de calor, P "3 y VT4, en el otro. El área de cada disipador de calor es de aproximadamente 200 cm2. En un transistor de par complementario con un coeficiente de transferencia de corriente base más bajo , hay más caída de tensión y disipación de calor, por lo que la instalación de transistores en cada puente de brazo a un disipador de calor común permite igualar sus condiciones térmicas sin necesidad de aislar eléctricamente los transistores del disipador de calor. Los diodos Schottky 2D219A (VD1-VD4) pueden ser reemplazados por otros de la serie 2D219, 2D2998, KD2998. Estos diodos se instalan sin disipadores de calor. Puede usar MBR1035, MBR1045, KD271-KD273 con índices "A" o "AC", instalando cada diodo en un disipador de calor separado con un área de 10 ... 15 cm2 o mediante juntas aislantes en un disipador de calor común con un área de 60 cm2. Son adecuados los diodos KD271 - KD273 con otros índices, así como las series KD213, 2D231, 2D251, 2D252, 2D2992, 2D2993, KD2995-KD2997, pero el área del disipador de calor por diodo debe aumentarse a 25 cm2. Los condensadores de óxido C2, C5-C7 deben estar diseñados para una corriente de pulso admisible de al menos 3 A y tener la resistencia en serie equivalente (ESR) más baja posible, es decir, pertenecer a la categoría "Low ESR". Esto reduce la ondulación del voltaje de salida y mejora la confiabilidad del dispositivo. Por ejemplo, son adecuados los condensadores Jamicon de las series WL, TL o TZ. Si es necesario, cada uno de ellos puede ser reemplazado por varios condensadores idénticos conectados en paralelo. En este caso, podemos suponer tentativamente que la corriente de pulso permisible crece en proporción al número de capacitores conectados. Dado que en los circuitos de alimentación del dispositivo fluye una corriente de impulso significativa, al cablear la placa de circuito impreso, es importante que el cable común y el bus de alimentación positiva utilizados en la parte de alimentación del dispositivo estén conectados a los conductores correspondientes de la baja. -parte actual en los terminales del condensador C2. De lo contrario, es posible que se produzcan fallos de generación y otros fallos de funcionamiento del dispositivo. El motor de la resistencia sintonizada R1 establece el voltaje de salida del convertidor, puede estar en el rango de 18 ... 20 V. Las conexiones de la entrada del convertidor a la red de a bordo y la salida a la computadora portátil se realizan en de la misma manera que en el diseño anterior. Autor: K. Gavrilov
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