Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Najprostrza przetwornica DC/DC step-down na elementach dyskretnych

kopa60 20 Mar 2014 17:36 1854 3
  • #1 20 Mar 2014 17:36
    kopa60
    Poziom 10  

    Przetwornica będzie miała za zadanie z akumulatora żelowego o napięciu z zakresu 7,2V-6,2V wytwarzać napięcie z zakresu 5,25-4,75V do zasilania USB, wydajność prądowa minimum 500mA.

    Dla rozrywki lubię rozumieć jak wszystko działa więc omijam układy scalone. Wymyśliłem następujący układ składający się z przerzutnika Schmitta oraz tranzystora kluczującego P-MOSFET. Jak napięcie na wyjściu wzrośnie powyżej 5V(mniej więcej) to tranzystor ulega wyłączeniu i włącza się znowu gdy napięcie spadnie. Zdaje sobie sprawę, że napięcie na wyjściu będzie uzależnione od wejściowego i w miarę jak będzie spadać napięcie na akumulatorze to wyjściowe też będzie spadać ale myślę, że będzie to na tyle mały zakres że będę mieścił się w specyfikacji USB.
    Gdy napięcie na akumulatorze bardzo spadnie to w pewnym momencie przetwornica przestanie działać, a port USB będzie bezpośrednio przez tranzystor połączony do akumulatora. Zastanawiam się, czy zakładając pracę na dosyć niskiej częstotliwości sprawności urządzenia nie poprawiłoby zastosowanie w przerzutniku germanowych tranzystorów NPN.
    Jeśli chodzi o cewkę to nie kierując się miniaturyzacją wykorzystam rdzeń z małego transformatora z blachy krzemowej albo rdzenia z transformatora przetwornicy WN ze starego telewizora. Czy dobrze myślę, że urządzenie samo sobie dobierze odpowiednią częstotliwość pracy a zakres optymalnych parametrów cewki będzie dosyć szeroki?

    I najważniejsze, bo przez to postanowiłem założyć ten temat: czy taka prymitywna trójtranzystorowa przetwornica ma prawo działać?

    0 3
  • Pomocny post
    #2 20 Mar 2014 20:17
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Dla rozrywki lubię rozumieć jak wszystko działa więc omijam układy scalone.
    Układy scalone też można dobrze zrozumieć, ale to wyższy stopień zaawansowania (:

    Cytat:
    Wymyśliłem następujący układ składający się z przerzutnika Schmitta oraz tranzystora kluczującego P-MOSFET. Jak napięcie na wyjściu wzrośnie powyżej 5V(mniej więcej) to tranzystor ulega wyłączeniu i włącza się znowu gdy napięcie spadnie. Zdaje sobie sprawę, że napięcie na wyjściu będzie uzależnione od wejściowego i w miarę jak będzie spadać napięcie na akumulatorze to wyjściowe też będzie spadać ale myślę, że będzie to na tyle mały zakres że będę mieścił się w specyfikacji USB.

    Będą duże tętnienia, nie do uniknięcia bo to przetwornica histerezowa, będzie pracowała na częstotliwości akustycznej więc będzie ją słychać (i zmiany częstotliwości pod wpływem obciążenia),

    Cytat:
    Gdy napięcie na akumulatorze bardzo spadnie to w pewnym momencie przetwornica przestanie działać, a port USB będzie bezpośrednio przez tranzystor połączony do akumulatora. Zastanawiam się, czy zakładając pracę na dosyć niskiej częstotliwości sprawności urządzenia nie poprawiłoby zastosowanie w przerzutniku germanowych tranzystorów NPN.
    Lepiej pomyśl co zrobić żeby układ się wyłączył zanim napięcie spadnie do wartości szkodliwej dla akumulatora. Dlaczego germanowe tranzystory miały by być lepsze?

    Cytat:
    Jeśli chodzi o cewkę to nie kierując się miniaturyzacją wykorzystam rdzeń z małego transformatora z blachy krzemowej albo rdzenia z transformatora przetwornicy WN ze starego telewizora. Czy dobrze myślę, że urządzenie samo sobie dobierze odpowiednią częstotliwość pracy a zakres optymalnych parametrów cewki będzie dosyć szeroki?
    100mH/0.5A to będzie duża cewka, a częstotliwość będzie niska.

    Cytat:
    I najważniejsze, bo przez to postanowiłem założyć ten temat: czy taka prymitywna trójtranzystorowa przetwornica ma prawo działać?
    Tak, ma prawo działać, lepiej lub gorzej jest tak prosta że nie ma co dłużej gadać zlutujesz to w pół godziny i będziesz mógł sam obejrzeć na oscyloskopie jak to działa.

    0
  • #3 20 Mar 2014 21:23
    kopa60
    Poziom 10  

    Cytat:
    Będą duże tętnienia, nie do uniknięcia bo to przetwornica histerezowa, będzie pracowała na częstotliwości akustycznej więc będzie ją słychać (i zmiany częstotliwości pod wpływem obciążenia),

    No niestety... ale może troszkę je zmniejszę redukując oporność w katodzie przerzutnika, ale odbędzie się to pewnie kosztem stabilności.

    Cytat:
    Lepiej pomyśl co zrobić żeby układ się wyłączył zanim napięcie spadnie do wartości szkodliwej dla akumulatora. Dlaczego germanowe tranzystory miały by być lepsze?


    Na akumulator mam następujący pomysł P-MOSFETEM oraz tranzystorem NPN i diodą zenera, dopóki napięcie jest powyżej napięcia diody+0,7V NPN przewodzi i zwiera bramkę MOSFETa do masy(-), jak napięcie spadnie to się wszystko wyłącza, wartości rezystorów będą bardzo duże i całość będzie pobierała jakieś uA. Wada będzie taka, że przez pewien czas przy wartości bliskiej wartości odcięcia akumulator będzie cyklicznie włączany i odłączany, ale coś wymyśle może. Zagadnienia tranzystorów germanowych przyznam że jeszcze jakoś dobrze nie przemyślałem ale wydaję mi się, że przetwornica będzie pracowała do niższej różnicy napięcia wejściowego/wyjściowego niż przy tranzystorach krzemowych.


    Idę montować, jako cewki będę włączał uzwojenia pierwotne/wtórne różnych transformatorów jakie mam.

    //niesamowite, przetwornica od razu ruszyła, nawet bardzo nie hałasuje. Napięcie jest w odpowiednim zakresie, działa nawet na małym transformatorze na rdzeniu ferrytowym ze starej przetwornicy na około 40khz. Tranzystory w przerzutniku to BF240.

    Moja pierwsza przetwornica, i to własny projekt, jestem taki dumny:)

    Dodałem jeszcze schemat wyłącznika akumulatora, dopóki świeci się dioda znaczy że akumulator jest podłączony, później jak się wyłączy to jest wyłączony dopóki się trochę nie podładuje, wtedy się go załącza pojedynczym kliknięciem stycznika

    0
  • #4 22 Mar 2014 09:59
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    No niestety... ale może troszkę je zmniejszę redukując oporność w katodzie przerzutnika, ale odbędzie się to pewnie kosztem stabilności.
    Tętnienia na wyjściu mogą być większe niż wynika z histerezy przerzutnika, z powodu że wyjściowy obwód LC reaguje z opóźnieniem.


    Cytat:
    Na akumulator mam następujący pomysł P-MOSFETEM oraz tranzystorem NPN i diodą zenera, dopóki napięcie jest powyżej napięcia diody+0,7V NPN przewodzi i zwiera bramkę MOSFETa do masy(-), jak napięcie spadnie to się wszystko wyłącza
    Prosty sposób, można by to wbudować do przetwornicy wtedy całość się jeszcze uprości, srawdź jakie jest minimalne napięcie dopuszczalne dla twojego akumulatora bo różni producenci różni podają i raczej będzie to bliżej 6V niż 5V.


    , wartości rezystorów będą bardzo duże i całość będzie pobierała jakieś uA. Wada będzie taka, że przez pewien czas przy wartości bliskiej wartości odcięcia akumulator będzie cyklicznie włączany i odłączany, ale coś wymyśle może. Zagadnienia tranzystorów germanowych przyznam że jeszcze jakoś dobrze nie przemyślałem ale wydaję mi się, że przetwornica będzie pracowała do niższej różnicy napięcia wejściowego/wyjściowego niż przy tranzystorach krzemowych.
    Cytat:

    Idę montować, jako cewki będę włączał uzwojenia pierwotne/wtórne różnych transformatorów jakie mam.
    Transformatory mogą mieć za mały prąd nasycenia.

    Cytat:
    niesamowite, przetwornica od razu ruszyła, nawet bardzo nie hałasuje. Napięcie jest w odpowiednim zakresie, działa nawet na małym transformatorze na rdzeniu ferrytowym ze starej przetwornicy na około 40khz.
    Warto pracować przy wyższych częstotliwościach, elementy indukcyjne są mniejsze, ale trzeba uważać na straty, w twoim układzie dla pracy na kHz trzeba by poprawić układ sterujący MOSFET'a.

    To że działa to już jest jakiś sukces, następny krok to udoskonalenia,
    pomierz napięcie i prąd na wejściu i wyjściu pod obciążeniem i policz sprawność, będziesz miał jakiś wskaźnik jakości twojej przetwornicy.

    0