Теория - это когда вы знаете всё, но ничего не работает. Это я про свою предыдущую статью "Как работает повышающий преобразователь DC-DC".
Сборка прототипа показала, что ничего кроме светодиодов данная схема питать не может, так как даже без нагрузки напряжение на выходе не превышало 4.5V
однако вся беда оказалась в транзисторе, а точнее в его описании на сайте магазина:
После замены транзистора на аналогичный, напряжение на конденсаторе без нагрузки выросло до 35V. А по документации:
Транзистор SS8050 NPN 25В 1.5А имеет макс. напр. к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б. (Uкэо макс) всего 25V, и без нагрузки транзистор скорее всего просто пробило после полной зарядки конденсатора.
На самом деле мощности, которая отдавала эта схема, оказалось достаточной для питания платы Arduino NANO.
Arduino запитана через вход Vin т.е. через встроенный в саму Arduino линейный стабилизатор. Она бодренько мигает светодиодом, перезагрузок не происходит. На ноге +5V напряжение 4.95V - так что бесполезная схема, оказалась весьма полезной.
Какие детали были использованы:
Дроссель L
Технические параметры дросселя:
Максимальный ток 0,68 А
Индуктивность обмотки 220 мкГн (0,22мГн)
Активное сопротивление 0,25 Ом
Длина корпуса 13 мм
Ширина корпуса 10 мм
Транзистор VT1
S9012H (ST9012H) транзистор биполярный PNP 30 В 0,5 А (TO-92);
Транзистор VT2
SS8050D транзистор биполярный NPN 20 В 1,5 А 150 МГц (TO-92);
Решение простое - если вдруг очень хочется питать Арудину от 1.5V пальчиковой батарейки, оно подойдет. Схема работает на пределе своих возможностей - если попытаться снять хотя бы еще 20mA - напряжение на входе линейного стабилизатора встроенного в Arduino падает меньше 6V, так что сжечь его такой схемой вряд-ли получится.
Но, как и у любого простого решения у него есть минус. Отключим нагрузку и замеряем ток, который потребляет схема от батарейки:
Вольтметр на выходе показывает значение 34V - конденсатор С3 полностью зарядился, ток через нагрузку не идет. А вот амперметр на холостом ходу показывает значение около 200mA и подключение нагрузки на это значение практически ни как не влияет - говорить про какое-то КПД тут не приходится.
В таком виде схема годится разве что как убийца батареек. Что делать? вспоминаем гифку из прошлой статьи:
по идее - чем меньше потребляет нагрузка, тем реже нужно нажимать на кнопочку, в роли которой у нас выступает транзистор VT2. Скорость его переключения зависит от перезарядки конденсатора С1. (на гифке ниже)
И решение тут напрашивается само собой - будем следить за напряжением на выходе и отбирая часть тока с выхода будем мешать конденсатору перезаряжаться. (снижать частоту колебаний). Ввод в схему отрицательной обратной связи превратит нашу тупую "повышайку" в умную.
Если напряжение превысит некое определенное значение, стабилитрон VD3 пробьется, он откроет транзистор VT3, тот через диод VD2 подзарядит конденсатор, и ключ на VT1/VT2 останется на какое-то время закрытым.
VT3 - SS9015C транзистор биполярный PNP 50 В 0,1 А 150 МГц (TO-92)
VD3 - Стабилитрон 5,1 В 0,5 Вт BZX55-C5V1 корпус DO-35
С этими номиналами деталей на холостом ходу выходное напряжение 4.67V
Потребляемый ток на холостом ходу снизился до 12mA.
Arduino NANO такого напряжения хватит за глаза и за уши (подключаем непосредственно на пин +5V) - при этом просадки под нагрузкой в виде Arduino практически нет: 4.67V->4.63V
С такой схемой Arduino прекрасно работает и от Ni-MH аккумулятора - разница на входе от 1.5V до 1.2V на выходе ни как не сказывается.
Подключим в качестве нагрузки резистор сопротивлением 200Om и прикинем КПД.
Вход: Напряжение 1.33V при токе 170mA
Потребляемая мощность: 1.33V * 0.17A = 0.23Вт
Выход: Напряжение 4.64V при токе 23mA
Выходная мощность: 4.64V * 0.023А = 0,11Вт
КПД = 0,11/0,23*100 = 47%, что с одной стороны не густо, а с другой стороны речь идет об очень маленьких входных напряжениях. Для такой простой и недорогой схемы результат вполне себе удовлетворительный (странно, что она вообще работает). И схема собрана на соплях макетной плате, а её дорожки тоже обладают некоторым сопротивлением - здесь важно, что сама то по себе идея рабочая.
На другой диапазон входных напряжений схему нужно пересчитывать - эта схема рассчитывалась специально на пальчики/мизинчики батарейки и аккумуляторы 1.2...1.5V. Заменив стабилитрон и резистор R2 можно получить и другие выходные напряжения например 9V или 3.3V. (соответственно при меньших/больших выходных токах).
Что думаете на эту тему пишите в комментариях и не забываем ставить лайки.
Ссылка на предыдущую статью тут (разбор работы генератора на транзюках)
Первую схему, демонстрирующую общие принципы работы, подключать без нагрузки на выходе не рекомендую, так как переход к-э может быть пробит высоким напряжением, которое создает катушка индуктивности.
Вторая схема, данного недостатка лишена, так как ключ генерирующий импульсы перестанет работать сразу после того как конденсатор зарядится до значения напряжения, на которое рассчитан стабилитрон.
Оглавление канала тут:
Всем удачи!