Электропитание

Нашли ошибку? Сообщите нам ... Комментировать: Преобразователь напряжения 2,4/8 В для питания охранного сигнализатора Распечатать: Преобразователь напряжения 2,4/8 В для питания охранного сигнализатора

Преобразователь напряжения 2,4/8 В для питания охранного сигнализатора



Автор предлагает вариант преобразователя напряжения для питания устройств, рассчитанных на батарею 6F22 ("Крона"), от двух никель-металлгидридных аккумуляторов типоразмера ААА на примере охранного сигнализатора.

Некоторые устройства с автономным питанием работают практически непрерывно, потребляя большую часть времени небольшой ток в дежурном режиме и только кратковременно - в десятки раз больше. Пример такого устройства - автономный охранный сигнализатор со встроенным ИК-датчиком движения и акустическим излучателем (рис. 1). В дежурном режиме потребляемый сигнализатором ток не превышает долей миллиампера, а при подаче сигнала тревоги он возрастает до 50...60 мА.

Автономный охранный сигнализатор со встроенным ИК-датчиком движения и акустическим излучателем

Рис. 1. Автономный охранный сигнализатор со встроенным ИК-датчиком движения и акустическим излучателем

 

К источнику питания этого устройства предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, он должен иметь напряжение 6...9 В и выходной ток несколько десятков миллиампер, чтобы обеспечить достаточную громкость сигнала тревоги, с другой - большую ёмкость и малые габариты. Для питания этого устройства применена батарея типоразмера 6F22 ("Крона").

Конечно, существуют батареи гальванических элементов или аккумуляторов подобного типоразмера, соответствующие указанным требованиям, но они недёшевы. Если применить дешёвые, они могут не обеспечить требуемого тока, обычно имеют большой ток саморазрядки и поэтому требуют частой замены.

Один из вариантов решения этой проблемы - использовать для питания сигнализатора никель-кадмиевые, никель-металлгидридные аккумуляторы или гальванические элементы типоразмера АА и повышающий преобразователь напряжения. Такой преобразователь можно собрать на основе специализированной микросхемы NCP1400ASN50T1, его схема показана на рис. 2. Эта микросхема предназначена для построения стабилизированного импульсного преобразователя напряжения с выходным напряжением 5 В. Микросхема работает так, что поддерживает указанное постоянное напряжение на своём входе OUT (вывод 2). Чтобы получить на выходе преобразователя напряжение примерно в дваразабольше, применены два выпрямителя на диодах VD1 и VD2, а накопительный дроссель L1 сделан с отводом.

Схема преобразователя на основе микросхемы NCP1400ASN50T1

Рис. 2. Схема преобразователя на основе микросхемы NCP1400ASN50T1

 

Но каков бы ни был выходной ток, сам преобразователь всё равно потребляет от источника питания ток. Чтобы его уменьшить, можно периодически выключать преобразователь, а во время паузы в работе питать сигнализатор от накопительного конденсатора. Именно так и сделано в этом устройстве, поскольку у микросхемы есть вход управления СЕ (вывод 1). Включение и выключение преобразователя осуществляет полевой транзистор VT1.

Сразу после подачи питающего напряжения конденсатор С3 разряжен, транзистор закрыт и на вход СЕ поступает высокий уровень, включающий преобразователь. Начинается зарядка конденсатора С3, и когда напряжение на затворе транзистора станет достаточным для его открывания, на входе СЕ микросхемы напряжение уменьшится практически до нуля, преобразователь выключится. Когда конденсатор С3 немного разрядится, транзистор закроется и преобразователь снова включится.

В результате ток, потребляемый преобразователем при работе сигнализатора в дежурном режиме, носит импульсный характер, а напряжение на конденсаторе изменяется между двумя значениями Uмин и Uмакс (рис. 3). Амплитуда импульса тока - около 200 мА, длительность импульса - около 1 мс, период следования - около 1,5 с. Поэтому средний ток, потребляемый от источника питания в этом режиме, не превышает 1 мА.

Графики изменения напряжения и силы тока

Рис. 3. Графики изменения напряжения и силы тока

 

Используя тот факт, что сигнализатор нормально работает в интервале питающего напряжения 7...10 В, принято решение установить (с помощью подстроечного резистора R3) выходное напряжение 7,5...8 В. Таким образом, преобразователь периодически включается и выключается, поддерживая на выходе указанное напряжение. Поэтому нестабильность выходного напряжения относительно высока - ±0,5 В, но на работоспособность сигнализатора это не влияет. При разрядке аккумулятора период включения уменьшается. Без полевого транзистора выходное напряжение преобразователя - 9...9,5 В.

Когда сигнализатор перейдёт в режим тревоги, период включения преобразователя резко уменьшается. Если выходное напряжение станет меньше 8 В, полевой транзистор закроется и преобразователь будет работать постоянно. Термостабильность выходного напряжения определяется в первую очередь параметрами полевого транзистора. В данном случае температурный коэффициент напряжения - отрицательный, равный нескольким милливольтам на градус Цельсия.

Если сигнализатор выключить с помощью штатного выключателя, преобразователь продолжит работу, но период его включения возрастёт в несколько раз и ток, потребляемый от источника питания, уменьшится. Поэтому в некоторых случаях можно обойтись без установки специального выключателя в цепи питания преобразователя, а при длительном хранении в выключенном состоянии аккумуляторы или гальванические элементы необходимо просто вынуть из батарейного отсека. Но при желании можно установить дополнительный выключатель, места в корпусе сигнализатора для этого достаточно.

Большинство элементов смонтированы на печатной плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, её чертёж показан на рис. 4. Все элементы размещены на одной стороне, вторая оставлена металлизированной. В преобразователе применены постоянные резисторы для поверхностного монтажа типоразмера 1206, но подойдут и МЛТ, С2-23, подстроечный - СП3-19, оксидные конденсаторы - танталовые для поверхностного монтажа. Взамен диодов SS12 можно применить маломощные импульсные или детекторные германиевые диоды или диоды Шотки, рассчитанные на прямой ток не менее 60 мА. Дроссель намотан на ферритовом кольце диаметром 6...9 мм от трансформатора электронного балласта компактной люминесцентной лампы и содержит девять витков провода ПЭВ-2 0,4 с отводом от четвёртого, считая от левого по схеме вывода.

Чертёж печатной платы и расположение элементов на ней

Рис. 4. Чертёж печатной платы и расположение элементов на ней

 

Смонтированная плата

Рис. 5. Смонтированная плата

 

Плата длинной стороной (нижней на рис. 4) припаяна к основанию размерами 26x50 мм, изготовленному из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита (рис. 5). На узких сторонах основания припаяны контакты-держатели аккумуляторов или гальванических элементов (рис. 6). Для этого на плате-основании вырезаны печатные площадки для припаива-ния держателей. В результате преобразователь"вписывается" в габаритные размеры батареи типоразмера 6F22 и помещается в батарейном отсеке сигнализатора (рис. 7).

Смонтированная плата

Рис. 6. Смонтированная плата

 

Батарейный отсек сигнализатора

Рис. 7. Батарейный отсек сигнализатора

 

Преобразователь в батарейном отсеке мультиметра серии DT-83X

Рис. 8. Преобразователь в батарейном отсеке мультиметра серии DT-83X

 

Этот преобразователь можно использовать и для питания мультиметров серии DT-83X (рис. 8), он войдёт в батарейный отсек. Для этого полевой транзистор и все резисторы на плату можно не устанавливать, а вход СЕ (вывод 1) микросхемы соединяют с плюсовым выводом конденсатора С1. Число витков дросселя - 10, с отводом от середины. Поскольку мультиметром пользуются нечасто, в цепь питания преобразователя следует установить малогабаритный движковый выключатель питания, который размещают в корпусе мультиметра в левом нижнем углу (рис. 9). Преобразователь можно применить и в других приборах, питаемых от батареи типоразмера 6F22.

Малогабаритный движковый выключатель питания

Рис. 9. Малогабаритный движковый выключатель питания

 

Автор: Н. Нечаев, г. Москва


Дата публикации: 05.11.2016
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:










 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor, САПР, CAD, electronics