27
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
ELEKTOR w EdW
P
Prro
ojje
ek
ktt W
W.. Z
Ze
eiilllle
err
Przetwornicy napięcia stałe−
go używa się często jako łado−
warki akumulatorków przy
korzystaniu z 12−woltowego
akumulatora samochodowego
jako źródła napięcia wejścio−
wego. Bez przetwornicy, z aku−
mulatora
samochodowego
można ładować tylko akumula−
torki, których napięcie nominal−
ne jest niższe niż 12V. Jeśli jed−
nak ktoś przykładowo chciałby
naładować 12−woltową baterię
akumulatorów
ruchomego
transceivera albo komputera
laptop, potrzebuje napięcia
wejściowego o wartości pra−
wie 20V. W takim przypadku
może pomóc jedynie przetwor−
nica napięcia stałego.
Jeszcze niedawno, bez
użycia specjalnej indukcyjno−
ści, było prawie niemożliwe
skonstruowanie przetwornicy
DC/DC podwyższającej napię−
cie, opartej na zasadzie od−
wrócenia fazy napięcia. Napię−
cie wejściowe zasi−
lało oscylator, który znowu po−
budzał transformator podwyż−
szający. Podwyższone napię−
cie zmienne było prostowane
po wtórnej stronie transforma−
tora, po czym ostatecznie było
gotowe do wykorzystania
przez użytkownika. Takie ukła−
dy miały z reguły (poza nielicz−
nymi wyjątkami) duże rozmiary
i nienadzwyczajną sprawność.
Obecnie większość prze−
twornic podwyższających to
zasilacze impulsowe dopaso−
wane do konkretnych aplikacji,
oparte na specjalnych ukła−
dach scalonych. Przedstawio−
ny tu układ jest wyjątkowy, po−
nieważ wykorzystuje tani układ
scalony akustycznego wzmac−
niacza mocy – TDA2822M fir−
my STMicroelectronics (daw−
niej SGS−Thomson).
Budowa i działanie
Rzut oka na schemat (rry
ys
su
u−
n
ne
ek
k 1
1) uświadamia, jak prostą
budowę ma nasza przetwornica.
Wejścia i wyjścia obydwu stopni
końcowych TDA2822M
są
sprzężone na krzyż, poprzez
kondensatory C2 i C7, w celu
zapewnienia (kontrolowanych)
oscylacji. W rzeczywistości
konfiguracja ta to nic innego,
jak podwójny multiwibrator
astabilny, który jako oscylator
przeciwsobny/pompa ładunku
steruje klasycznym, diodo−
wym podwajaczem napięcia.
Tak prosty układ może praco−
wać jako bardzo sprawny
podwajacz napięcia (oczywi−
ście teoretycznie, jeśli nie
uwzględni się strat).
Wzmacniacze IC1a i IC1b,
poprzez kondensatory C4 i C9
z
odpowiednimi
diodami
(D1/D2 i D3/D4), ładują na prze−
mian kondensator wyjściowy
C10, który magazynuje energię
i przekazuje ją do obciążenia.
Jednak napięcie wejścio−
we jest podwajane tylko teo−
retycznie, ponieważ tranzysto−
ry wyjściowe TDA2822M nie
są wysterowywane do granic
napięcia zasilającego. Jakaś
mała strata napięcia jest nieu−
nikniona. Do tego dochodzi
spadek napięcia na diodach.
W wyniku tego, przy napięciu
wejściowym 12V
napięcie
wyjściowe nie może przekro−
czyć 22V. Co gorsza, napięcie
wyjściowe jeszcze nieco spa−
da, gdy z przetwornicy jest po−
bierany nominalny prąd. Nie
sprawia to jednak żadnych
kłopotów większości ładowa−
rek, dzięki ich wewnętrznym
regulatorom stałego prądu,
względnie stałego napięcia.
Oscylator pracuje z często−
tliwością równą mniej więcej
2kHz. Ta wartość zależy nie
tylko
od
kondensatorów
sprzęgających (C2 i C7), ale
także od wartości napięcia za−
silającego i prądu obciążenia.
Na wyjściach wzmacniaczy
Przetwornica DC/DC
Podwajacz napięcia bez indukcyjności
Najwięcej kłopotów przy konstruowa−
niu przetwornicy napięcia stałego przy−
sparzają żmudne obliczenia indukcyjno−
ści, a następnie zdobycie odpowiedniej
cewki magazynującej energię. Dlatego
projektując opisaną tu przetwornicę
podwyższającą napięcie zrezygnowali−
śmy z cewki indukcyjnej. Używając tylko
jednego układu scalonego i kilku ele−
mentów pasywnych osiągnęliśmy (nieo−
mal) podwojenie napięcia, z 6V do
10V i z 12V do 22V, zachowując wzglę−
dnie dobrą sprawność.
