DC — DC преобразователь напряжения с 12 на 5 вольт. Схема и описание

Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью транзистора

 Эта схема на транзисторе не самая простая в производстве, но при этом самая простая в функциональности. Сейчас мы говорим о том, что схема не защищена от короткого замыкания, от перегрева. Отсутствие такой защиты является неким недостатком. Актуальность этой схемы можно отнести к еще тем временам, когда не существовало микросборок (микросхем), преобразователей. Благо сейчас энных уйма и этот вариант, как и предыдущий, можно рассматривать также как один из возможных, но не предпочтительных.  Самым большим плюсом относительно варианта с резисторами будет активное изменение сопротивления, за счет применяемого стабилитрона и транзистора.  Именно эти радиоэлементы способны обеспечит стабилизацию. Теперь обо всем подробнее.

 Первоначально транзистор закрыт и не пропускает напряжение. Но после прохождения напряжения через резистор R1 и стабилитрон VD1 он открывается на уровень соответствующий напряжению стабилитрона. Ведь именно стабилитрон обеспечивает опорное напряжение для базы транзистора. В итоге, транзистор всегда открыт (закрыт) прямо пропорционально входному напряжению. Именно так обеспечивается снижение напряжения, а также его стабилизация. Конденсаторы выполняют функцию неких «электрических буферов», в случае резких скачков и провалов. Это придает схеме больше стабильности.  Итак, схема на транзисторе вполне работоспособна и применима. Ток для питания нагрузки здесь будет уже гораздо больше. Так скажем для транзистора указанного в схеме КТ815, это ток 1,5 А. Этого уже вполне достаточно, чтобы подключить навигатор, планшет или ведеорегистратор, но не все сразу!

Как понизить напряжение с 12 на 5 вольт с помощью резистора

 Самое простое это взять и использовать нестабилизированную схему. То есть когда напряжение просто понизим за счет сопротивления и все. Рассказывать о таком принципе особо нечего, просто считаем по формуле выше и все. Приведу пример. Скажем снижаем с 12 вольт до 5.

R=U/I. С напряжением понятно, однако смотрите, у нас недостаточно данных! Ничего не известно о «расходе», о токе потребления. То есть если вы решите посчитать сопротивление для понижения напряжения, то обязательно надо знать, сколько же «хочет кушать» наша нагрузка.

Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью микросхемы

 На смену транзисторным сборкам пришли микросхемы. Их плюсы очевидны. Здесь и электронщиком совсем не надо быть, можно все собрать без представлений, как и что работает. Хотя даже специалист не скажет, что же вшил в корпус производитель той или иной микросхемы, коих развелось на нашем рынке великое множество. Это собственно на руку нам, мы можем выбрать лучшее, за меньшие деньги. Также плюсами микросборок будет использование всевозможных защит, которые были недоступны в предыдущих вариантах. Это защита от КЗ и от перегрева. Как правило, это по умолчанию. Теперь давайте разберем подобные примеры.

Применения таких микросборок оправдано для случая, если вам необходимо питать одно из устройств, так как питающий ток соизмерим с предыдущим вариантом, порядка 1,5 А. Однако ток также будет зависеть и от корпуса сборки. Ниже приведены те же микросхемы, но в других типах корпусов. В этих случаях ток питания будет порядка 100 мА. Это вариант для маломощных потребителей. В любом случае ставим на микросхемы радиаторы.

Итак, в случае подключения нескольких устройств, придется подключать микросборки параллельно, по одной микросхеме на каждое устройство. Согласитесь, сто это не совсем корректный вариант. Здесь лучше идти по пути увеличения выходного тока питания, и повышения КПД. Именно этот вариант нам предлагают микросхемы с ШИМ. О нем далее…

Принцип действия устройства

Для начала стоит написать несколько слов о самой микросхеме LM2576T — контроллере преобразователя. Схема обеспечивает превосходную альтернативу для типовых 3-х контактных линейных стабилизаторов семейства LM317, предлагая гораздо более высокую эффективность и позволяя снизить потери. Очень большое преимущество микросхемы LM2576T — возможность отключения и перехода в режим Standby, в котором потребляемый ток всего 50 мкА. Эта функция не используется в данной схеме преобразователя, но стоит иметь в виду на будущее. LM2576T содержит в своем составе все необходимые компоненты для преобразователя, вместе с силовым транзисторным ключом, который может работать с токами до 3 А. Сборка требует подключения только нескольких внешних компонентов.

Важным элементом является делитель напряжения R10 (1,2 k), R11 (3,6 к), так как он отвечает за величину выходного напряжения. Степень деления подобрана так, чтобы при выходном напряжении 5 В на входе компаратора микросхемы U1 присутствовало напряжение 1.23 В. Внутренний компаратор микросхемы управляет транзистором, чтобы напряжение на выходе достигло нужного значения. Всё это дело стабилизирует напряжение и при изменении тока нагрузки.

Преимуществом данной схемы является возможность автоматического выключения питания после отключения тока, потребляемого от преобразователя. Отвечает за это транзистор T1 (BD140), а также резисторы R6 (10k) и R4 (1k). В выключенном состоянии резистор R6 обеспечивает правильное отключение транзистора T1. Запуск системы осуществляется через кратковременное замыкание кнопки S1 (типа сенсорная). Преобразователь включается, а транзистор T4 (2N7000) поддерживает далее низкий потенциал на базе T1. Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора Т1.

Полезное:  Измерение температуры воздуха с помощью ультразвукового датчика

Для контроля тока потребляемого нагрузкой, используется операционный усилитель U2 (LM358), в котором задействуется только одна половина. Он работает с усилением, равным 1000, установленным через резисторы R12 (100k) и R13 (100 Ом). Конденсатор C2 (100nF) фильтрует напряжение питания усилителя. Для управления транзистором T4 используется делитель напряжения R9 (10k), R7 (10k), осуществляющий деление выходного напряжения ОУ на 2.

Незначительное падение напряжения на измерительном резисторе R14 (0,2 Ома) порядка 5 мВ, нужно для поддержания работы преобразователя. Таким образом, для поддержания включенного состояния инвертора, достаточно потребляемого нагрузкой тока 25 мА.

Двухцветный светодиод D2 выполняет роль индикатора питания.

Когда же напряжение на выходе слишком высокое, открывается стабилитрон D3 (BZX55C5V1), а на резисторе R8 (2,2 k) появляется потенциал, достаточный для открытия транзистора T3 (2N7000). Сразу T2 (2N7000) будет закрыт и загорится красный светодиод. Ток светодиодов ограничен через резисторы R2 (560 Ом) и R3 (1k). При нормальной работе транзистор T2 пропускает ток (через R5) и горит зеленый светодиод.

Как из 12 вольт сделать 5 вольт с помощью микросхемы с ШИМ

 Очень кратко и непрофессионально расскажем о широтно-импульсной модуляции. Вся ее суть сводится к тому, что питание осуществляется не постоянным током, а импульсами. Частота импульсов и их диапазон подбирается таким образом, чтобы питающая нагрузка воспринимала питание, словно ток постоянен, то есть не было отклонений в работе, отключений, миганий и т.д. Однако за счет того, что ток импульсный, и за счет того что он прерывистый, все элементы схемы работают уже со своеобразными «перерывам на отдых». Это позволяет сэкономить на потреблении, а также разгрузить рабочие элементы схемы. Именно из-за этого импульсные блоки питания и преобразователи такие маленькие, то такие «удаленькие».  Использование ШИМ позволяет повысить КПД схемы до 95-98 процентов. Поверьте это очень хороший показатель. Итак, приводим схему для преобразователя с 12 на 5 вольт использующего ШИМ.

Вот так она выглядит “вживую”.

Более подробно об этом варианте все в той же статье про зарядное устройство на 5 вольт, которое мы упоминали ранее. 

Печатная плата инвертора 12/5 вольт

Печатная плата инвертора на м/с 2576

Печатная плата в PDF доступна для скачивания по ссылке всем посетителям сайта 2 Схемы. Монтаж преобразователя не сложен, все помещается на односторонней печатке. Пайку следует начинать с маленьких радиоэлементов — резисторов, потом диоды, транзисторы, и заканчивая конденсаторами и разъемами. Под микросхему не следует использовать панельки, особенно если система будет работать в автомобиле, так как из-за вибраций м/с может вылететь из гнезда. Если схема будет работать постоянно и в сложных условиях, без притока воздуха, то стоит прикрутить небольшой радиатор (кусок пластины) на транзистор Т1.

Используемые источники:

  • https://autosecret.net/tuning/elektro-tuning/1994-avtomobilnyj-preobrazovatel-napryazheniya-s-12-volt-na-5-volt
  • http://xn—–7kcglddctzgerobebivoffrddel5x.xn--p1ai/kommunikatsii/elektronika/948-kak-ponizit-napryazhenie-s-12-na-5-volt
  • https://2shemi.ru/preobrazovatel-napryazheniya-12-5v-svoimi-rukami/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *