Проектируем DC-DC ШИМ преобразователь на транзисторах. ч.1

В прошлой статье я описывал DC-DC преобразователь построенный на логической микросхеме К155ЛА3. В этой статье представляю схему преобразователя полностью собранную на транзисторах Рис.1.

Рис.1 Преобразователь постоянного напряжения с 9 V на 15V .

В этой схеме также реализована ШИМ стабилизация выходного напряжения. На транзисторах Т1, Т2 собран задающий генератор прямоугольного сигнала со скважностью 75%. Скважность задается резисторами R1, R2, R4, R5. Конденсатор C3 и транзистор Т3 образуют переменную дифференциальную цепь, которая управляется обратной связью через делитель R6 и стабилитрон D7 выходным напряжением. Эмиттерный повторитель Т4 усиливает пилообразный сигнал ШИМ по току. Каскад на транзисторах Т5, Т6 управляет силовым ключом. На транзисторе Т7 собран стабилизатор напряжения питания схемы. Резистор R11 устанавливать не надо, он имитирует внутреннее сопротивление источника тока. Хотя если его поставить можно сделать защиту по току, на оптроне PC817. Дроссель L1 такой же как в предыдущей схеме. L2 феррит 10мм на проводе 1мм, его можно не ставить.

Работа схемы ме понравилась - высокое КПД, стабильно держит заданное напряжение даже при мощной нагрузке.

Осциллограммы работы конвертера, от включения до полной стабилизации выходного напряжения, общая продолжительность 3 миллисекунды.

Рис 2. Осциллограммы сверху вниз в контрольных точках кт1, кт2, кт3, кт4.

Следующие осциллограммы показывают работу ШИМ при изменении нагрузки.

Рис 3. Изменение ширины импульсов ШИМ при включении нагрузки 50вт.

В этой схеме диапазон стабилизации больше, за счет увеличения максимальной скважности до 75%. В предыдущей схеме максимальная ширина импульса составляла 50%. Потребление схемы без нагрузки не более 0,3 Вт.

Есть один недостаток у этой схемы. На силовой ключ подается пилообразный сигнал, что несколько увеличивает рассеиваемую тепловую мощность на силовом ключе. Исправить этот недостаток можно заменой каскада Т4 на два усилительных каскада Т4, Т5, схема на Рис.4 .

Рис.4. Улучшенный вариант схемы преобразователя.

Как видно на осциллограммах сигналы имеют идеальную прямоугольную форму. Что значительно уменьшит нагрев выходного ключа.

Рис.5. Осциллограммы сигналов контрольных точках.

Если нужна большая мощность DC-DC конвертора, то можно поставить два или три выходных транзистора. В этом случае потребуется защита устройства по току. Будем использовать резистор R14 для питания оптрона PC817, его можно взять из нерабочего ATX блока питания.

Однако, на практике, при увеличении мощности можно столкнуться с рядом проблем. О том, как их решить я расскажу в следующей статье Проектируем мощный DC-DC конвертер.