Меню

Чем повысить напряжение для заряда конденсатора



Повышающий DC-DC преобразователь постоянного напряжения — простой выход из сложной ситуации

Для какого-либо устройства цепи постоянного тока может понадобится получить напряжение питания, превышающее напряжение питания самой цепи. Например, электрическая схема получает питание 5 вольт. А одно из устройств, расположенных на этой схеме нуждается в питании 12 вольт. Как быть в такой ситуации? Ведь в случае применения постоянного тока невозможно использовать трансформатор. Подключать второй источник питания? Или питать всю схему от источника в 12 вольт, понижая их до 5 вольт для большинства компонентов? Оба варианта являются не очень выгодными и актуальными.

На этот случай и существуют повышающие DC-DC преобразователи постоянного тока. Обычно они представляют собой готовые специализированные схемы. Разумеется, существует не один способ повышения напряжения постоянного тока. Но один из самых простых способов представляет собой использование катушки индуктивности. Конечно, в схеме кроме катушки индуктивности применяются и другие элементы. Однако их количество может быть очень небольшим. Самое простое устройство повышающего DC-DC преобразователя, на котором можно объяснить принцип его работы, включает в себя всего несколько компонентов. Это — аккумулятор, дроссель, конденсатор и диод. А также, в цепи находится ключ (переключатель). Разумеется, в реальной схеме ключом является транзистор. А управляет открытием и закрытием этого транзистора специальная микросхема-контроллер.

1) В первый момент для начала работы ключ замыкается. Так как для постоянного тока катушка индуктивности имеет очень малое сопротивление, то в цепи должен протекать ток короткого замыкания. То есть, в данном случае в цепи должен протекать ток очень большой силы. Но практически в первый момент сила постоянного тока, протекающего в цепи, будет нулевой. Считается, что такое происходит потому, что вся энергия протекающего тока идет на образование электромагнитного поля вокруг катушки. То есть, сила тока тратится на запасание энергии в виде электромагнитного поля. Через некоторый короткий промежуток времени, когда электромагнитное поле будет полностью сформировано, сила тока начнет расти. И постепенно повысится до номинального значения. Но мы не дожидаемся этого момента и разрываем цепь ключом.

Читайте также:  Напряжение датчика кислорода ваз 2114 показания

2) Ключ разомкнут. В этот момент на выводах катушки образуется напряжение превышающее напряжение источника питания. Обычно считается, что это происходит потому, что электромагнитное поле вокруг катушки уменьшается. То есть, часть накопленной энергии электромагнитного поля поступает на выводы дросселя. А так как сила тока стремилась дорасти до больших значений, то электромагнитное поле запасло изрядное количество энергии. Достаточное для того, чтобы на выводах дросселя было напряжение выше, чем на источнике питания. Электрический ток повышенного напряжения течет через диод на нагрузку. А часть заряда накапливается в конденсаторе. Но без дополнительных мероприятий напряжение не может быть всегда повышенным. Потому нам нужно снова запасти энергию на дросселе. Для этого нужно опять замкнуть ключ.

Ключ разомкнут. Электрический ток повышенного напряжения течет через диод на нагрузку. А часть заряда накапливается в конденсаторе

Итак, замыкаем ключ. Катушка опять начинает запасать энергию, формируя электромагнитное поле. А нагрузка в этот момент питается энергией запасенной в конденсаторе. Диод не позволяет току из конденсатора вернутся обратно.

Ключ замкнут. Катушка опять начинает запасать энергию. Нагрузка в этот момент питается энергией запасенной в конденсаторе

Опять размыкаем ключ. Электрический ток повышенного напряжения опять течет через диод на нагрузку. Часть заряда запасается в конденсаторе. И эти циклы повторяются снова и снова. Чем более длинные импульсы создает транзистор, тем больше дроссель запасает энергии, насыщая свое электромагнитное поле. Значит и напряжение на выводах дросселя будет выше.

Ключ разомкнут и цикл повторяется снова

Так как протекание тока состоит из множества коротких импульсов, то в цепи должен течь пульсирующий ток. Но благодаря наличию в схеме конденсатора импульсы тока сглаживаются, выпрямляются. Пока ключ замкнут и ток с дросселя не течет на нагрузку, нагрузку питает конденсатор. То есть, конденсатор, образно говоря, корректирует провалы между импульсами тока. В результате, на нагрузку поступает выпрямленный электрический ток с повышенным напряжением.

Готовые схемы повышающих DC-DC преобразователей постоянного тока

Потому как ничего из ничего не получается, то и в данном случае соблюдается равенство мощностей нагрузки и источника питания. Иначе говоря, если нагрузка потребляет 12 вольт и 0,5 ампера, то аккумулятор 5 вольт должен выдать ток силой, например, 1,5 ампера. Если мощности источника питания будет недостаточно, то для нагрузки в 12 вольт будет поступать очень сильно пульсирующий ток. То есть, нагрузка будет потреблять заряд с конденсатора быстрее, чем он будет заряжаться от аккумулятора.

Читайте также:  Импульсный регулятор напряжения отечественный

Для вашего удобства подборка публикаций

Спасибо за посещение канала, чтение заметки, упоминание в социальных сетях и других интернет — ресурсах, а также подписку, лайки, дизлайки и комментарии ( Лайки и дизлайки можно ставить не регистрируясь и не заходя в аккаунт )

Источник

Преобразователь для зарядки конденсаторов

Сегодня рассмотрим простую схему повышающего преобразователя, который может быть использован для зарядки высоковольтных конденсаторов большой емкости. Может это и не пригодиться некоторым автоэлектрикам, но поделиться этой, полезной и интересной информацией думаю нужно…

Схема интересна тем, что не содержит повышающего трансформатора, тут он заменен на накопительный дроссель.
Ссылку на полный архив с печатной платой можете скачать по ссылке в конце статьи.

Основным элементом схемы является популярный таймер NE555, который работает в качестве генератора прямоугольных импульсов, рабочая частота около 12кГц

Нагрузкой микросхемы служит затвор полевого ключа, следовательно, частота срабатываний последнего зависит от рабочей частоты генератора.
В момент, когда открыт транзистор, по нему ток протекает на дроссель.

В момент закрывания возникает ЭДС самоиндукции, накопленная в дросселе энергия протекает на выпрямительный диод. Напряжение самоиндукции может быть гораздо больше, чем напряжения питания и зависит в первую очередь от индуктивности дросселя, а ток будет зависеть от диаметра провода, которым намотан дроссель, ну и естественно немало важную роль играет силовой транзистор.

Из вышесказанного ясно, что преобразование происходит, когда транзистор закрывается. С учетом того, что наш дроссель имеет большую индуктивность, напряжение самоиндукции тоже будет большим.

Полевой транзистор нужен высоковольтный, чтобы не выйти из строя.
В этом варианте использован полевик серии IRF840, желательно подобрать полевики с напряжением 600 и более вольт.
Выпрямительный диод — преобразовывает всплески самоиндукции с дросселя в постоянный ток, после диода естественно есть некоторые пульсации, но в нашем случае они не критичны.

Читайте также:  Стиральная машина входное напряжение

Схема хорошо подходит для зарядки конденсаторов фотовспышки или ускорителя гаусса. В моем варианте конденсатор заряжается до 500 Вольт. Как правило штатные конденсаторы делают на 400-450 Вольт, поэтому советуется контролировать напряжение на последних, чтобы те не взорвались от перезаряда, но в ходе опытов напряжение на подопытных конденсаторов не превышало 550 Вольт , такое напряжение они без проблем терпят, но будьте осторожны, схема все -таки не имеет автоотключения.

Полевой транзистор устанавливать на радиатор не нужно. Ток холостого хода около 20-30мА от источника питания 12 вольт.

Оптимальный диапазон питающих напряжений от 6-и до 14 вольт, хотя схема работает от более низкого напряжения, но нужно помнить, что полевые ключи имеют минимальную границу напряжения срабатывания, а еще большая часть микросхем NE555 начинают корректно работать если напряжение не ниже 4,5 Вольт.

Дроссель взял от балласта старой эконом лампы, диаметр провода около 0,3мм, количество витков указать не могу, да и смысла нет поскольку тут важна индуктивность, а при самостоятельной намотке индуктивность будет зависеть от материала и габаритных размеров сердечника, существуют программы для расчета дросселей, так, что проблем возникнуть не должно, да и индуктивность дросселя в принципе не слишком критична и допускаются отклонения на 20-30 процентов в ту или иную сторону.

С таким дросселем как у меня, мощность схемы получается небольшой, около 2-3-х ватт. Емкость в 470 мкФ до 350 вольт заряжает за 130 секунд, это долго, но не забываем о простоте конструкции.

Не забывайте, что электролитический конденсатор большой емкость заряженный до таких напряжений крайне опасен, всегда убедитесь, что конденсаторы разряжены, прежде, чем дотронуться до схемы.

Источник