Повышающий высоковольтный (150-250V) DC-DC преобразователь

При создании гибридных устройств, в которых одновременно работают полупроводниковые компоненты и вакуумные лампы, нередко возникает проблема получения высокого анодного напряжения (150-250 В) из низковольтного источника (5-12 В).

В таких случаях бестрансформаторные повышающие преобразователи на индуктивных накопителях энергии являются отличным решением.

Среди множества специализированных микросхем для подобных преобразователей разработчики чаще всего отдают предпочтение MAX1771. Эта ИМС отличается высокой эффективностью, широким диапазоном питающих напряжений (2-16,5 В) и высокой тактовой частотой (до 300 кГц). Она также обладает встроенным ограничителем тока нагрузки и способностью управлять внешним MOSFET-транзистором, что делает её универсальной для различных конфигураций схем.

Описание схемы

На рисунке ниже представлена схема высоковольтного DC-DC преобразователя на базе MAX1771.

Основные компоненты схемы:

• MAX1771 – контроллер DC-DC преобразователя, обеспечивающий управление MOSFET-транзистором.

• IRF740A – мощный MOSFET-транзистор, работающий в качестве ключа.

• L1 (100 мкГн) – индуктивность, необходимая для накопления энергии в процессе преобразования.

• D1 (ES2F) – быстрый диод Шоттки, необходимый для выпрямления выходного напряжения.

• C1 (100 мкФ, 20В) – входной электролитический конденсатор, обеспечивающий стабильность питания.

• R1 (1,5 МОм) и R4 (5 кОм потенциометр) – делитель напряжения, задающий выходное напряжение.

• C4 (4,7 мкФ, 250В) и C5 (100 нФ, 250В) – выходные конденсаторы, сглаживающие пульсации.

• RS (0,05 Ом) – резистор для контроля тока.

Стабилизатор Напряжения на мощном ПОЛЕВОМ транзисторе IRLR2905 и стабилитроне TL431

Принцип работы

Принцип действия схемы основан на накоплении и перераспределении энергии в индуктивности. Контроллер MAX1771 управляет транзистором Q1 (IRF740A), периодически открывая и закрывая его. Когда транзистор открыт, ток через катушку L1 возрастает, накапливая энергию. При закрытии транзистора эта энергия передаётся через диод D1 на выход.

Частота работы схемы может достигать 300 кГц, что позволяет использовать компактные компоненты и уменьшить потери. Выходное напряжение регулируется потенциометром R4 в диапазоне 150-250 В.

Практические рекомендации по сборке

1. Выбор компонентов:MOSFET-транзистор должен иметь низкое сопротивление R_DS(on) и быть рассчитан на высокое напряжение (не менее 400 В).
   Диод D1 должен быть ультрабыстрым с временем восстановления менее 50 нс.
   Катушка L1 должна выдерживать постоянный ток не менее 2 А.
   

2. Монтаж и разводка платы:Следует использовать минимальные длины проводников, особенно в цепях с высокой частотой переключения.
   Рекомендуется применять печатную плату с хорошей заземляющей плоскостью.
   

3. Оптимизация схемы:Если при работе схемы наблюдается нестабильность или шум (например, свист от катушки), можно установить ферритовую бусину на вывод затвора транзистора.
   Для увеличения выходного тока можно заменить IRF740A на IRF644PBF.

Эффективность преобразователя

КПД схемы во многом зависит от качества используемых компонентов. При выходном напряжении 180 В и токе нагрузки 50 мА (9 Вт) КПД составляет около 74%. Если заменить IRF740A на более дорогой транзистор 2SK3772, эффективность повышается до 87%, а максимальный выходной ток достигает 130 мА (23,4 Вт).

🔘 📙 Эффективный способ сглаживания Пульсаций по Питанию: схема Электронного ДРОССЕЛЯ

Заключение

Данный DC-DC преобразователь на основе MAX1771 является отличным решением для питания вакуумных ламп и газоразрядных индикаторов от низковольтных источников. Он обеспечивает высокую эффективность, простоту реализации и гибкость в настройке выходного напряжения. Соблюдая рекомендации по подбору компонентов и разводке платы, можно получить стабильный и надёжный источник высокого напряжения.

Повышающий преобразователь на NE555 таймере

При выборе схемы DC-DC преобразователя сейчас обычно используют специализированные микросхемы, которых, в настоящее время выпускается великое множество.

И все — же не имея возможности приобрести нужную специализированную микросхему DC-DC можно собрать на элементной базе общего назначения. Например, выполнив схему импульсного генератора с ШИМ на доступной микросхеме NE555 (интегральный таймер). Или её многочисленных аналогах.

Принципиальная схема

Принципиальная схема такого преобразователя показана на рисунке ниже.

При питании от источника напряжением 12V на его выходе можно получить напряжение до 40V. Величина этого напряжения зависит от того, на какое напряжение стабилизации рассчитан стабилитрон VD2.

Напряжение питания поступает на таймер А1, на котором собран генератор импульсов. Импульсы поступают на ключ на мощном полевом ключевом транзисторе VT1, в стоковой цепи которого включена индуктивность L1.

На индуктивности возникает ЭДС, которая выпрямляется выпрямителем на VD1 И сглаживается конденсатором.

Мощный повышающий DC Преобразователь из 6В в 12В до 100 Вт

Схема стабилизации состоит из транзистора VT2 и стабилитрона VD2. Данная схема работает как компаратор, для которого опорным напряжением является напряжение стабилизации VD2.

Как только напряжение на С4 превышает величину суммы напряжения стабилизации VD2 и порога открывания VT2, происходит открывание транзистора VT2, что приводит к изменению скважности импульсов на выводе 3 микросхемы А1 в сторону уменьшения.

Мощный БЛОК Питания на полевых транзисторах 20А

Детали

Таким образом, при использовании стабилитрона КС539Г напряжение на выходе поддерживается стабильным на уровне 39,8V.

Вместо стабилитрона можно использовать обыкновенный резистор. Примерно от 100 кОм до 200 кОм.  Тогда у нас получается резистивный делитель состоящий из верхнего плеча и нижнего R4. Желательно вместо R4 тогда поставить подстроечный резистор. Регулируя его  получаете нужное напряжение стабилизации

Катушка L1 намотана на ферритовом кольце с внешним диаметром 18 мм, содержит 20 витков провода ПЭВ 0,56. Максимальный выходной ток 1А.

Подбираю стабилитрон, а также индуктивность дросселя, можно иметь другие нестандартные напряжения. Которое нельзя получить используя стандартные китайские  преобразователи.

При работе с преобразователем нужно учесть, что в его схеме нет защиты от перегрузки по току.

Схема мощного DC-DC преобразователя напряжения +6В в +12В, максимальная нагрузка до 100 Ватт.

В оригинале схема предназначалась для получения напряжения 220 вольт из 12. При переработке пришлось, естественно, внести некоторые коррективы в номиналы деталей и саму схему.

Принципиальная схема

Вместо рубильника введена управляющая цепь, улучшено включение оптрона, введена цепь питания ТТЛ-микросхем, отсутствовавшая в первоисточнике. Они здесь работают при напряжении питания 5,5 вольт, что на надежности никак не сказывается.

Задающий генератор не формирует мертвое время между коммутирующими импульсами, поэтому разгонять преобразователь выше 25 кГц не следует.

Мощный БЛОК Питания на полевых транзисторах 20А

Принципиальная схема преобразователя напряжения +6В в +12В

Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя напряжения +6В в +12В.

Детали

Для точной установки выходного напряжения один или оба стабилитрона КС156 можно заменить на КС168. На выходе лучше использовать транзисторы IRF530, IRF540 и аналогичные.

Мощный Двухполярный БЛОК Питания на 3 Транзисторах

Это позволит вдвое увеличить выходную мощность и снизит потери. Напряжение насыщения КТ827 — 1,5…2 вольта, а у полевых ключей падение напряжения на порядок меньше. При напряжении питания 6 вольт выигрыш существенный.

Замена транзистора

Частота преобразования 22 кГц, максимальная мощность порядка 100 Вт. Трансформатор — первичная обмотка 2×3 витка в несколько проводов общим сечением не менее 5 кв.мм, вторичная обмотка 2×11 витков проводами общим сечением не менее 3 кв.мм.

Кольцо К38 или К42.

Схема не моя, я только ее переработал. Адрес первоисточника утрачен.

А И. Шихатов, a.k.a. Железный Шихман. iron.shikhman[a]yandex.ru.