Регулируемый высоковольтный преобразователь напряжения

энергетические показатели обеспечиваются в режиме электромеханического резонанса, в частности, при реализации упруго-индуктивной (kL) колебательной системы, что доставляет пример ее положительного воздействия.

Список литературы

1 Попов И. П. Зависимость реактивного сопротивления пьезоэлектрического преобразователя от механических параметров его нагрузки //Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 5 (87). С. 94-98.

2 Попов И. П. Реализация частной функциональной зависимости между индуктивностью и массой // Российский научный журнал. 2012. № 6(31). С. 300, 301.

3 Попов И. П. Упруго-индуктивный осциллятор // Российский научный журнал. 2013. № 1(32). С. 269, 270.

4 Попов И. П. Переходный процесс при подключении пьезоэлектрического преобразователя с инертной нагрузкой к источнику постоянного напряжения //Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 8. № 2(29). С. 82, 83.

5 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю. Упруго-индуктивные колебания в системах автоматики // Вестник Курганской ГСХА. 2013. № 3 (7). С. 57-59.

6 Попов И. П. Инертно-емкостная колебательная система // Зауральский научный вестник. 2013. № 2(4).

С. 65, 66.

7 Попов И. П. Свободные гармонические колебания в системах с элементами различной физической природы // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. 2012. Т. 18. № 4. С. 22-24.

8 Попов И. П. Функциональная связь между индуктивностью и массой, емкостью и упругостью // Вестник Забайкальского государственного университета. 2013. № 02(93). С. 109-114.

9 Попов И. П., Чарыков В. И., Попов Д. П. Электромеханические колебания в системах автоматики // Вестник НГАУ. 2014. № 4(33). С. 173-177.

10 Попов И. П. Свободные гармонические колебания в упруго-емкостной системе // Вестник Курганского государственного университета. Естественные науки. 2011. Вып. 4. №2(21). С. 87-89.

11 Попов И. П., Сарапулов Ф. Н, Сарапулов С. Ф.

О емкостных и индуктивных свойствах электромеханических преобразователей // Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2011. Вып. 6. №1(20). С. 102, 103.

12 Попов И. П., Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф. Переходный процесс при подключении электромеханического преобразователя с упругой нагрузкой к источнику постоянного напряжения // Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2012. Вып. 7. №2(24). С. 80-82.

УДК 621.316.722

В.И. Чарыков, А.Н. Шабуров, И.П. Попов Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева

регулируемый высоковольтный преобразователь напряжения

Аннотация. В статье приводится алгоритм разработки преобразователя напряжения для питания газоразрядных ламп ИН-14 на базе микросхемы mc34063. Дана характеристика микросхемы и назначение всех входящих в схему преобразователя элементов.

Ключевые слова: преобразователь напряжения, схемотехника, микросхема, транзистор, конденсатор, драйвер, печатная плата.

V.I. Tcharykov, A.N. Chaburov, I.P. Popov Kurgan State Agricultural Academy by T.S. Maltsev

adjustable high voltage converter

Annotation. The article provides an algorithm of thedevelopmentofvoltage converter for powering discharge lamps based on a microcircuit IN-14 mc34063. The article describes the characteristics of the microcircuit and the purpose of all the elementsof converterscheme.

Keywords: voltage converter, circuitry, microcircuit, transistor, capacitor, driver, printed circuit board.

Введение

Преобразователи напряжения - это специальные электротехнические устройства, назначением которых является получение переменного тока от какого-либо источника постоянного напряжения. В нашем случае преобразователь напряжения был разработан для питания газоразрядных индикаторов ИН-14. Данный преобразователь выполнен на микросхеме mc34063.

1 Характеристика микросхемы

Данная микросхема очень универсальна в плане построения импульсных преобразователей напряжения. Используя схемотехнику, на данной микросхеме можно строить понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи. Эти типы преобразователей являются базовыми и не имеют гальванической развязки [1].

Основные характеристики:

Широкий диапазон входных напряжений, от 3 до 40 В.

Высокий выходной импульсный ток, до 1.5 А.

Регулируемое выходное напряжение.

Частота преобразования до 100 кГц.

Точность внутреннего источника опорного напряжения, 2%.

Ограничение тока короткого замыкания.

Низкое потребление в спящем режиме.

Из недостатков можно выделить следующие пункты:

Отсутствие внутреннего усилителя ошибки, поэтому пульсации выходного напряжения получаются большими. В рекомендациях по применению предлагается на выход преобразователя ставить LC-фильтр.

Мощный выходной транзистор требует драйвера для его раскачки.

Аналоги данной микросхемы:

Зарубежные- АР34063, ^34063, отечественный- К1156УЕ5.

2 Схемотехника преобразователя

Рассмотрим схемотехнику преобразователя напряжения (рисунок 1) [3].

Рисунок 1 - Схема преобразователя

На данной схеме представлен преобразователь с полным драйвером транзистора типа N-MOSFET - Q2, выполненного на 2 транзисторах средней мощности Q1 и Q3. Это сделано для того, чтобы уменьшить нагрев транзистора Q2 и установить резистор R6 номиналом 1кОм без значительного рассеивания на нем мощности. При этом излишне не нагружается внутренний ключ микросхемы и повышается КПД преобразователя за счет уменьшения нагрева радиодеталей. При использовании драйвера транзистора происходит уменьшение нагрева самого транзистора, что позволяет использовать его без радиатора.

Силовой транзистор Q1 подбирается на максимальное выходное напряжение, не менее 250 В, например ^740, ^840.

Защита от перегрузки (короткого замыкания) выполнена на токовом резисторе R3 номиналом 0,22 Ома. Если его не ставить то схема может работать не стабильно, особенно если дроссель L1 будет насыщаться.

С4 - это задающий частоту работы преобразователя конденсатор, его номинал может быть в пределах 200-1000пФ, а его емкость зависит от используемого дросселя и требуемой нагрузки (выходной емкости). Чем больше емкость, тем меньше частота работы преобразователя.

Дроссель L1 подбирается с открытым маг-нитопроводом, либо на кольце большого диаметра (чтобы не возникал эффект насыщения). При использовании магнитопровода в форме кольца можно снизить количество витков и выполнить их толстым проводом, при этом снижаются омические потери индуктивности. Номинал дросселя ставится от 200 мкГн и выше.

При неправильно выбранном дросселе, если он не подходит конструктивно, либо его номинал, будет происходить нагрев элементов и будет слышен низкочастотный писк. При правильно подобранной индуктивности ее нагрев будет не значителен.

Диод D1 - ультрабыстрый диод Шотки, выбирается по обратному напряжению, оно не должно быть меньше 300 В.

При питании преобразователя ниже 9 В, требуется большое количество импульсов для раскачки транзистора Q1, при этом он открывается не полностью и происходит его нагрев. Оптимальным питанием является 12В.

Транзисторы Q1 и Q3 - КТ315 и КТ361, их цель заряжать и разряжать до нуля затвор транзистора Q3. Электролитические конденсаторы С1, С3 и керамический С2 служат для сглаживания входного и выходного напряжения. С1, С2 выбираются на напряжение выше, чем напряжение питания, например 25 В. Конденсатор С3 выбирается на напряжение не менее чем 200 В.З Разработка печатной платы преобразователя

Разработанная печатная плата и ее внешний вид представлены на рисунке 2 [2].

Обсуждение результатов

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

При разработке схемы преобразователя выполнены две основные задачи схемотехниники:

- сделан анализ работы преобразователя на основе работы его основных частей;

- сделано построение схемы преобразователя на базе отдельных элементов.

90

Вестник КГУ, 2016. № 3

Рисунок 2 - Разработанная печатная плата и ее внешний вид в программе Altium Designer

Список литературы.

1 Угрюмое Е. П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2001. 216 с.

2 Медведев А. М. Технология производства печатных плат. М. : Техносфера, 2006. 148 с.

3 Чарыков В. И., Газиев А. Х. Моделирование и анализ

электрических схем в Electronics Workbench : материалы учебно-методической конференции «Современные информационные технологии в высшем профессиональном образовании». Курган : КГСХА, 2009. С. 17-19.