Принципиальная схема преобразователя 24-12В
Характеристики инвертора 24-12:
- Выходной ток: 20A на 12V (15A непрерывного и 30A мгновенного),
- Входное напряжение: 18-30В постоянного тока,
- Выходное напряжение: от 5 до 20В,
- Рабочая Частота: 70kHz,
- Эффективность: 95%,
- Максимальная мощность 400 Вт,
- Защита: 30А.
Схема разработана с целью повышения производительности и максимальной простоты. Она может использоваться в различных устройствах, таких как солнечные батареи или просто снижения напряжения у 24-вольтовых транспортных средств. Микросхема 7812 обеспечивает фиксированное напряжение +12 в для питания драйвера IR2111, ШИМ-модуля и контроллера температуры.
Принципиальная схема модуля генератора
Модуль PWM генерирует колебания с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на выходах S1, S2, этот сигнал пропорционален настоящего намерения в VSF точки выходной цепи (выходное напряжение источника) и запись модуля, эти точки находятся на положительной обратной связи модуля, определенное значение достигается путем изменения её значения резистором P1 в модуле PWM. Печатная плата - в архиве .
Модуль контроля температуры отвечает за поддержание температуры усилителя на транзисторах MOSFET. Можно его не использовать вообще, а подать питания на кулер напрямую.
Усилитель сигнала задающего генератора собран на драйвере для MOSFET - IR2111. ШИМ-колебания после смешения на диодах имеет результирующий сигнал - прямоугольную волну с фиксированной частотой 70kHz, ширина импульса от 0% до 98%. Далее выход прямоугольного сигнала усиливается каскадами на Т1, Т2, Т3, отфильтровается дросселем L2. После L2 он выпрямляется группой диодов D10 и D11 - это высокопроизводительные типа Шоттки, подходящие для применения в импульсных источниках питания. И, наконец, напряжение 12В фильтруется и стабилизируется двумя электролитическими конденсаторами С10, С11. В итоге напряжение питания получается очень стабильное.
Когда вам требуется подключать стандартную автомобильную электронику в транспортном средстве с бортовой сетью 24 В, следует знать, как выбрать преобразователь напряжения 24-12, чтобы купить устройство, которое сможет решить ваши задачи.
Если рассматривать различные электро и электронные приборы именно по напряжению их питания, можно обнаружить несколько стандартизованных напряжений, для работы с которыми эти устройства разрабатывались. Первое и самое популярное - это, конечно, напряжение питания стандартной электросети, которое мы получаем в обычной розетке. Второе - напряжение бортовой сети автомобиля, которое равно 12 В. Именно на эти два питающих напряжения выпускается наиболее число приборов и устройств.
Причем изделия, способные работать от обычного автомобильного аккумулятора, можно отнести к категории мобильных, которые вы можете всегда брать с собой в дорогу и использовать для создания комфорта. К тому же, очень много современных электронных гаджетов имеют штатные переходники для питания и зарядки от бортовой сети, а число различных устройств для автомобиля очень велико. Однако сегодня можно встретить много моделей транспортных средств, как правило, это грузовой транспорт или спецтехника, на которых для питания бортовой электроники и электрических устройств используется сеть, подключенная к двум последовательно соединенным аккумуляторам и напряжение в ее сети равно 24 В.
Конечно, это дает определенные преимущества в эксплуатации такой техники, однако лишает водителя, управляющего ею, многих возможностей, связанных с использование привычной автомобильной электроники и других электроприборов, питающихся от стандартного напряжения 12 В. Конечно, выход можно найти, например, подключив отвод от одного аккумулятора к отдельному прикуривателю, однако такое решение:
- Требует вмешательства в существующую систему электроснабжения автомобиля, а это может быть просто запрещено его владельцем;
- Приводит к снижению безопасности эксплуатации транспортного средства;
- Становится причиной более быстрого разряда одной батареи, как следствие - снижение срока службы обоих аккумуляторов.
В любом случае, получая возможность подключиться в таком автомобиле к стандартному напряжению питания напрямую, вы ухудшаете его эксплуатационные характеристики. Этого не произойдет, если вы примените современное эффективное решение, которое позволит вам запитать любые устройства, рассчитанные на работу от 12 В от бортовой сети, напряжение в которой равно 24 В. Сделать это можно с помощью компактного электронного конвертера, который можно сегодня купить на рынке.
Что нужно знать при выборе конвертора с 24 на 12 В
Отвечая на вопрос, как выбрать конвертор 24-12 , можно сказать, что ключевым для вас является только один его параметр - номинальная мощность преобразования, которая определяет, какую нагрузку вы сможете к нему подключить. Впрочем, рынок таких устройств предлагает и отечественные, и импортные изделия, которые отличаются своими эксплуатационными характеристиками, поэтому желательно, чтобы ваш конвертор с 24 Вольт на 12 Вольт обеспечивал защиту от:
- переполюсовки входного напряжения;
- длительного превышения номинальной мощности;
- перегрева и короткого замыкания в цепи нагрузки.
Наличие этих функций позволяет защитить прибор от ошибок пользователя и испорченных устройств, которые могут привести к выходу преобразователя напряжения из строя.
Также следует уделить внимание при сравнении таким показателям, как уровень пульсации сигнала на выходе и допустимым отклонениям, они могут стать причиной помех в работе, например, автомобильного музыкального центра.
ИА « ». При использовании материала гиперссылка обязательна.
С 24 до 12 вольт, а теперь изучим повышающий преобразователь 12-24 В. Этот DC-DC преобразователь собран на основе специализированной микросхемы производства Texas Instruments. Схема понадобилась для использования в авто (в частности для зарядки ноутбука на 20 В) и была выбрана за предельную простоту, требующую минимального числа внешних компонентов. Элемент переключения - транзистор, интегрирован внутрь регулятора, и способен выдерживать максимальный ток 3А и 60V напряжения. Частота переключения определяется параметрами внутреннего генератора и зафиксирована на 100 кГц. Дополнительные функции - схема плавного пуска, чтобы устранить скачки тока во время пуска и внутреннее ограничение тока. Поддержание точности выходного напряжения составляет 4% в зависимости от нагрузки.
Схема преобразователя 12-24 В
Технические характеристики преобразователя
- Vin 10-15V DC
- Vout 24V
- Iout 1А
- частота 100 кГц
Входные конденсаторе и диоде должны располагаться достаточно близко к регулятору, чтобы свести к минимуму индуктивности. Элементы IC1, L1, D1, C1, C2, C5, C6 - основные части, используемые в преобразователе напряжения. Конденсатор С3 при монтаже должен располагаться как можно ближе к IC1. Конденсаторы выбирайте типа low ESR с низким сопротивлением постоянному току.
При максимальной выходной мощности, заметна значительная выработка тепла, по этой причине микросхема монтируется непосредственно на общей земле платы.
Графики работы инвертора
Последний график показывает пульсации выходного напряжения и тока индуктивности. Мы видим, что пульсации выходного напряжения составляет около 0,6 Vpp и пиковый ток 2,4 А. Дроссель в конструкции использован на 5 A постоянного тока, поэтому он может легко выдержать такой ток и без особого нагрева катушки.
Известный факт, что на грузовых автомобилях бортовая сеть питается напряжением 24 В, в отличии от легковых автомобилей, где она составляет 12 В. Это вызывает трудности при установке разных приборов автомобиль, т.к. большинство из них рассчитаны на 12 вольтовое питающее напряжение.
Обычно такую проблему решают «дедовским» способом, подключая устройство к одному аккумулятору (в грузовиках аккумулятор состоит из двух 12 вольтовых соединенных последовательно). Однако такое подключение имеет свои недостатки, т.к. нагрузка по аккумулятору распределяется не равномерно, один из них становится более нагруженным чем второй, что снижает срок службы аккумулятора в целом.
Во избежание таких последствий необходимо применять преобразователи напряжения.
Схема преобразователя приведена ниже.
Собирается на основе микросхемы стабилизатора напряжения LM7815, выходная мощность такого устройства составляет 65 Вт, это вполне хватит чтобы запитать, например, магнитолу. Трассировка платы приведена ниже.
Диоды защищают устройство от переплюсовки и резкого падения напряжения на аккумуляторах. В качестве транзистора VT1 использовался TIP142. Транзистор в обязательном порядке ставится на теплоотвод, в противном случае сгорит, т.к. тепла там выделяется достаточно.
Фото окончательной сборки приведены ниже.
Обратите внимание, что все конденсаторы полярные, ну и соответственно требуют правильной установки, иначе выгорят тут же. Цена вопроса всей элементной базы всего лишь 250 рублей.
Как уже говорил - большим недостатком является отсутствие какой-либо схемы подключения на упаковке. Всё бы было ничего, если было только два провода - красный и чёрный, более менее тогда понятно: красный на плюс, чёрный на минус. Но присутствует ещё жёлтый провод, который вводит в заблуждение.
После недолгих поисков в тырнете, удалось найти аналогичный блок питания с разрисованной схемой. Фишка оказалась в том, что жёлтый провод является управляющим, который включает/выключает преобразователь. Для того, чтобы DC/DC конвертер заработал, на жёлтый провод надо подать +24 вольта. Самым простым способом является объединение красного и жёлтого проводов и подача на них напряжения. Более извращённым способом является управление блоком питания с помощью слаботочного переключателя S1 (см схему ниже). Таким образом, красный провод должен быть постоянно подключен к плюсовой клеммой аккумулятора (ток там может протекать приличный). Насчёт жёлтого провода на выходе не совсем уверен, обычно он называется REM, т.е. remote - удалённое управление. Как я понимаю он также служит для перевода блока питания в дежурный режим (т.е. его отключение). Я нарисовал на схеме способ подключения жёлтого провода на выходе, но я такое поключение не проверял . Если будет возможность - проверю и отпишусь.
В общем, отписываюсь: всё что написано в предыдущем абзаце - наглая ложь! В)
В ходе экспериментов было установлено, что жёлтый провод является силовым как по входу, так и по выходу. К сожалению (а может и к счастью) опыты закончились как обычно - дымом и запахом сгоревшей изоляции... во-первых, после подключения на входе красного+жёлтого провода, а на выходе только красного и нагрузки 21 Вт (лампочка 12 В) напряжение на выходе просело до 9 В. Мне это сильно не понравилось и я решил посмотреть на незадействованный жёлтый провод на выходе. На нём оказалось напряжение +12В и я подумал, что это вход обратной связи. Сделав такое умозаключение, я подключил его к красному проводу на выходе и всё вроде бы заработало - напряжение стало опять 11.9 В и всё было прекрасно.
После почти часовой нагрузки на три лампочки 21Вт 12В корпус блока был сильно горячим (около 60 градусов). В этот момент было записано видео...
После этого я решил продемонстрировать папе (для него покупался преобразователь), что жёлтый провод (на стороне 12В) является измерительным для обратной связи: я рассчитывал, что когда отключу его от красного напряжение опять снизится где-то до 6 вольт или даже менее. После отключения жёлтого провода (вся нагрузка осталась на красном проводе) раздался щелчок, пошёл дым и всё погасло...
Вскрытие принесло мне озарение: я узнал, как устроен этот преобразователь, что означают те или иные провода.
NEW: Как и обещал, выкладываю фотки внутренностей. Наконец-то дошли руки. Я уже говорил, о том, что сгорел слаботочный преобразователь, это хорошо видно на вот этой фотографии.
А тут хорошо видно основной силовой преобразователь, точнее его половину:
Итак, блок питания состоит из 3х частей: первая и вторая часть собрана на микросхемах NJM2367 фирмы New Japan Radio Co (похоже китайская, хоть и называется японской) по типовой схеме включения. Обе эти части включены параллельно по входу и выходу.
Сама микросхема представляет из себя DC/DC конвертер с максимальным входным напряжением 40 В, номинальным током 5.5 А (максимум 6,5 А), тепловой защитой и защитой от превышения тока. Выполнена в стандартном корпусе ТО-220 с пятью выводами. Вот её даташит: скачать с depositfiles.ru .
Выдержки из даташита, кому качать лень:
1) Корпус и цоколевка
2) Внутреннее устройство
3) Типовая схема включения микросхемы
Итак, эти две микросхемы, включенные параллельно, дают нам в номинале 2*5.5 = 11А.
Чтобы добиться заявленных 15А конструкторы сделали ещё один стабилизатор на широко распространённой микросхеме MC34063A в типовой схеме включения. Как раз этот стабилизатор подключен по входу и выходу на красный провод (какая-то кривая китайская логика) и именно он сгорел у меня, когда я отключил жёлтый провод.
Я попробовал использовать только мощный преобразователь (тот, что собран на 2х NJM2367) и он нормально работал. Я откусил красный провод на входе и выходе и у меня получилась такая схема подключения.
На рисунке ниже приведена схема подключения DC/DC конвертера с использованием трёх проводов: красного, чёрного и жёлтого. Убрал предыдущую схему (которая была в корне неправильной). Как только нарисую правильную - выложу. На словах получается так: если нам нужен один мощный преобразователь 24 вольта в 12 вольт - берём и объединяем на входе красный с жёлтым провода и также на выходе красный с жёлтым провода. На эти объединённые на входе провода подаём +24 Вольта, а на чёрный подаём минус. Кстати, чёрный провод общий для входа и для выхода, так что в принципе можно сэкономить на одном проводе, хотя это будет и не совсем правильно.
Если же нам нужно два стабилизатора (например, один дежурный), то используем их раздельно - жёлтый провод - это "плюс" силового преобразователя, красный провод - "плюс" дежурного (слаботочного) преобразователя. Я думаю, максимальный ток слаботочного преобразователя где-то около 2 А.
Допилил более правильную схему подключения (с работающим дежурным стабилизатором):
.png)
