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.

widać obwody tłumiące (sieci
Boucherota) R3/C3 i R4/C8 –
takie same jak w przypadku
klasycznej aplikacji audio. Ich
zadaniem nie jest jednak wy−
gładzenie przebiegu impedan−
cji głośnika, lecz stabilizowa−
nie wzmacniacza w trakcie
przełączania diod.

Montaż

Przetwornicę najlepiej zbu−

dować na płytce, której rysu−
nek ścieżek i rozmieszczenie
elementów można zobaczyć
na rry

ys

su

un

nk

ku

u 2

2. Montaż jest pro−

sty,

płytka

jednostronna,

a podzespoły łatwo dostępne
w sklepach z częściami elek−
tronicznymi. Jeśli byłyby kło−
poty z nabyciem diod SB130,
można zastąpić je jakimikol−
wiek diodami Schottky’ego
średniej mocy, które wytrzy−
mają prąd o natężeniu 1A.
W prototypie swoje zadanie
bezproblemowo wypełniły po−
pularne BYW29.

Zwróćcie uwagę na popraw−

ny montaż (polaryzację) kon−
densatorów elektrolitycznych

C4, C9, C10 i C11, diod D1,
D2, D3 i D4 oraz układu scalo−
nego TDA2822M w 8−wypro−
wadzeniowej obudowie DIL.

Po zakończeniu lutowania

i wzrokowej kontroli płytki
układ można podłączyć do
źródła napięcia 12V.

Osiągi

Maksymalny ciągły prąd

wyjściowy wynosi w przybli−
żeniu 300mA. Bez obciążenia
przetwornica pobiera 6...8mA.
Prototyp przetestowany w na−
szym laboratorium osiągnął
następujące wyniki:

E

Elle

ek

kt

to

or

r w

w E

Ed

dW

W

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99

28

U

Uw

we

e

IIw

we

e

U

Uw

wy

y

IIw

wy

y

S

Sp

prra

aw

wn

no

oś

ść

ć

6V

0,22A

10V

0,1A

80%

12V

0,44A

21,3V

0,21A

85%

Wykaz elementów

Rezystory

R1, R2: . . . . . . . . . . . .22k

Ω

R3, R4: . . . . . . . . . . . . .4,7

Ω

Kondensatory

C1, C2, C6, C7: . . . . . .22nF
C3, C8, C12: . . . . . . .100nF
C4, C9: . .470µF/25V, stojący
C5: . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C10: . . . .470µF/40V, stojący
C11: . . .1000µF/16V, stojący

Półprzewodniki

D1...D4: . . .SB130, BYR745,

BYW29

IC1: .TDA2822M (STMicroe−

lectronics)

Płytka drukowana: . . 980073−1

Rys. 1. W naszej bezcewkowej przetwornicy napięcia stałego użyli−
śmy – niespecjalnie zgodnie z jego założonym przeznaczeniem –
scalonego stereofonicznego wzmacniacza końcowego audio typu
TDA2822M, który jest połączony jako multiwibrator astabilny mocy
w celu wysterowania tradycyjnego diodowo−kondensatorowego
podwajacza napięcia. Częstotliwość przełączania wynosi 2kHz.

Rys. 2. Gęsto upakowana, jednostronna płytka przetwornicy DC/DC.

REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA·REKLAMA