自制车载电源直流变换器

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简介:现代电子设备中开关电源的应用日益广泛,给直流变换器带来了更多的使用空间。直流变换器比逆变器成本要低得多,在很多地方都可以用直流变换器替代逆变器,如在汽车上使用手机充电器、卫星接收机、笔记本电脑。如果把直流变换器的输出设计成直流300V就和220V交流经整流滤波后的电压相一致了。本文介绍的直流变换器电路简单实用,容易制作,成本低,效率可达96% 。在汽车上使用或没有市电的地方使用非常简便。

现代电子设备中开关电源的应用日益广泛,给直流变换器带来了更多的使用空间。直流变换器比逆变器成本要低得多,在很多地方都可以用直流变换器替代逆变器,如在汽车上使用手机充电器、卫星接收机、笔记本电脑。如果把直流变换器的输出设计成直流300V就和220V交流经整流滤波后的电压相一致了。本文介绍的直流变换器电路简单实用,容易制作,成本低,效率可达96% 。在汽车上使用或没有市电的地方使用非常简便。

电路如图1所示。该电路核心器件是脉宽调制控制芯片TL494CN,它是— 个开关振荡和稳压控制的集成电路。其9脚、10脚输出相位相反的开关脉冲。分别控制VT1~VT4。当10脚为正脉冲时,VT1截止、VT3导通,VT2导通、VT4截止。9脚为正脉冲时,VT2截止、VT4导通。在变压器的次级产生了被升高的高频电压,再经桥式整流、滤波变成约300V的直流高压输出。集成电路TL494CN的1脚、16脚和2脚、15脚分别是该集成电路内部两个比较器的同相输入端和反相输入端。利用这两个比较器实现该电路的超温保护和过压保护。

1.超温保护电路:

14脚是集成电路内的5V基准电压。16脚与此电压相连,也是5V,电路翻转的条件就在于15脚的电位是不是低于16脚的5V电压,低于这个电压则电路翻转,输出停止。本电路加入了稳压二极管VD8使超温保护电路不受12V电压下降的影响。常温下15脚电压为U×R1&pide;(R1+R5+Rt),U为稳压管VD8的稳定电压,可取9V,计算结果15脚的电压约为5.97V,略高于16脚5V的电位。当功率管出现温度超高时,正温度系数的热敏电阻阻值变大,15脚的电压下降,直到低于5V后比较器翻转,输出停止。

2.超压保护电路。

超压保护电路是由VD9、R8、VD1、R4、C2组成,就是利用TL494CN内部的另一个比较器来完成的,当输入电压超过15V时VD8导通,TL494CN的2脚电位高于1脚电位使比较器翻转,停止输出。这两个比较器翻转都表现在TL494CN的3脚上,比较器翻转后3脚的电位升高,当3脚变为高电位后给C3充电,当导致比较器翻转的因素消失后,C3通过R8放电,因为放电需要一定时间,所以保护电路还能维持一段时间,有利于输出管的安全。

自制车载电源直流变换器

自制车载电源直流变换器

制作过程中比较关键的是高频变压器,笔者选的高频铁氧体磁芯为EI33型,因为本电路的工作频率约为54kHz,这个频率是由TL494CN的5脚上的电容C4与6脚上的电阻R7决定的。因为频率较高,所以二极管要用快恢复的,特别是输出端的4个桥式整流二极管VD4~VD7和VD2、VD3必须用快恢复二极管。变压器线圈的绕制方法是:先用Φ0.49mm漆包线绕140匝,作为次级,再用Φ0.96mm的漆包线双线并绕6+6匝,中间抽头。

热敏电阻采用正温度系数的,使用时一定要紧贴在功率管上。如果电路安装没问题,肯定能一次通电成功,不用调试。本产品的功率150W,功率管一定要加散热片。电路中的输出端必须接一个1MΩ的电阻R12,有的初学者可能认为没什么用处,其实不然,没有它输出电压会上升到400多伏,会超出输出滤波电容的耐压值。输出滤波电容的选取大一些好,可在10uF~100uF之间选取,这样在输出瞬间短路时电流大,对输出管是一种保护,电路做好后在引出线上串个保险丝就安全多了。如不成功就用万用表测一下3脚电压,正常时不能出现1V以上的电压。

注:本电源变换器输出为直流300V,只适用于供小功率开关电源使用。

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