Переключаемые конденсаторы в преобразователе полярности напряжения
При конструировании электронной аппаратуры иногда требуется двуполярный источник питания. Существует немало вариантов таких источников. Один из них - преобразователь полярности напряжения, который можно изготовить самому.
Традиционно преобразователи напряжения для получения двуполярного источника питания можно построить на базе генератора с выпрямителями на диодах, а иногда и с разделительным трансформатором. Однако подобный преобразователь можно собрать на переключаемых конденсаторах [1, 2].
Принцип работы такого преобразователя поясняет рис. 1. В состав этого устройства входят генератор прямоугольных импульсов, электронные ключи (на схеме условно обозначены SA1.1 и SA1.2) и, по крайней мере, два конденсатора.
Рис. 1. Принципи работы преобразователя на переключаемых конденсаторах.
Когда подвижные контакты ключей находятся в показанном на схеме положении, конденсатор С1 заряжается от источника питания положительной полярности При переводе подвижных контактов в нижнее по схеме положение конденсатор С1 подключается к конденсатору С2 и заряжает его до такого же напряжения, но в другой полярности по отношению к общему проводу.
Этот процесс повторяется в такт с импульсами генератора. Изменив подключение конденсатора С1, электронных ключей и конденсатора С2, получим на выходе удвоенное напряжение положительной полярности.
А если увеличить количество заряжаемых конденсаторов, электронных ключей и усложнить систему управления, удастся получить умножители напряжения как с преобразованием полярности, так и без нее.
Такой принцип работы использован в ряде специализированных микросхем преобразователей напряжения выпускаемых различными зарубежными фирмами. Аналогичный преобразователь был описан в [3]
Схема практического преобразователя полярности напряжения приведена на рис. 2 На элементах DD1 1, DD1.2 выполнен генератор прямоугольных импульсов, следующих с частотой около 1000 Гц, а элемент DD1.3 является инвертором.
Рис. 2. Схема конденсаторного преобразователя полярности напряжения.
Противофазные сигналы генератора поступают на управляющие входы аналоговых ключей (микросхема DD2). Их входы и выходы соединены так что в течение одного полупериода колебаний генератора происходит зарядка конденсатора С2 от источника питающего напряжения положительной полярности, а в течение второго - его разрядка на конденсатор С3
Нагрузочные характеристики преобразователя для разных значений пи тающего напряжения показаны на рис. 3. При малых токах потребления выходное напряжение отрицательной полярности равно питающему напряжению.
По мере увеличения тока нагрузки выходное напряжение падает, поскольку электронные ключи обладают сопротивлением, которое оказывается включенным последовательно с нагрузкой.
Рис. 3.
Кроме указанных на схеме на мес те DD1 можно использовать К561ЛА7, а вместо DD2 - КР590КН2, КР590КН4, КР590КН7 с соответствующей корректировкой печатной платы в зависимое ти от цоколевки применяемой микросхемы.
Если будут использованы ключи с меньшим сопротивлением (например, КР590КН7). выходной ток преобразователя увеличится. Конденсатор С1 - любого типа, С2-С4 - серий К52, К53.
Для варианта выполнения преобразователя в виде отдельного устройства его детали удобно смонтировать на печатной плате (рис. 4 из одностороннего фольгированною стеклотекстолита.
Рис. 4.
Если нет ошибок в монтаже и применены исправные детали, налаживания преобразователь не требует и начинает работать сразу.
И. Нечаев, г. Курск. Р2001, 1.
Литература:
- Алексеев С. Точный преобразователь полярности. - Р1999 12.
- Хоровиц П, Хилл У, Искусство схемотехники, 1998.
- Онышко А., Кичатов В. Обра тимый преобразователь напряжения - Р1989, 8.