0

Преобразователь напряжения 2,4/8 В для питания охранного сигнализатора

Автор предлагает вариант преобразователя напряжения для питания устройств, рассчитанных на батарею 6F22 («Крона»), от двух никель-металлгидридных аккумуляторов типоразмера ААА на примере охранного сигнализатора.

Некоторые устройства с автономным питанием работают практически непрерывно, потребляя большую часть времени небольшой ток в дежурном режиме и только кратковременно — в десятки раз больше. Пример тако­го устройства — автономный ох­ранный сигнализатор со встроен­ным ИК-датчиком движения и акус­тическим излучателем (рис. 1). В дежурном режиме потребляемый сигнализатором ток не превышает долей миллиампера, а при подаче сигнала тревоги он возрастает до 50…60 мА.

Рис. 1

Рис. 1

К источнику питания этого уст­ройства предъявляются противо­речивые требования. С одной сто­роны, он должен иметь напряжение 6….9 В и выходной ток несколько десятков миллиампер, чтобы обес­печить достаточную громкость сиг­нала тревоги, с другой — большую ёмкость и малые габариты. Для пита­ния этого устройства применена ба­тарея типоразмера 6F22 («Крона»).

Конечно, существуют батареи гальвани­ческих элементов или аккумуляторов подобного типоразмера, соответствую­щие указанным требованиям, но они недёшевы. Если применить дешёвые, они могут не обеспечить требуемого тока, обычно имеют большой ток саморазряд­ки и поэтому требуют частой замены.

Один из вариантов решения этой проблемы — использовать для пита­ния сигнализатора никель-кадмиевые, никель-металлгидридные аккумулято­ры или гальванические элементы типоразмера АА и повышающий пре­образователь напряжения. Такой пре­образователь можно собрать на осно­ве специализированной микросхемы NCP1400ASN50Т1, его схема показана на рис. 2. Эта микросхема предна­значена для построения стабилизиро­ванного импульсного преобразователя напряжения с выходным напряжением 5 В. Микросхема работает так, что под­держивает указанное постоянное напряжение на своём входе OUT (вы­вод 2). Чтобы получить на выходе преобразователя напряжение примерно в два раза больше, при­менены два выпрямителя на дио­дах VD1 и VD2, а накопительный дроссель L1 сделан с отводом.

Рис. 2

Рис. 2

Но каков бы ни был выходной ток, сам преобразователь всё равно потребляет от источника питания ток. Чтобы его умень­шить, можно периодически вы­ключать преобразователь, а во время паузы в работе питать сиг­нализатор от накопительного кон­денсатора. Именно так и сделано в этом устройстве, поскольку у микросхемы есть вход управле­ния СЕ (вывод 1). Включение и вы­ключение преобразователя осу­ществляет полевой транзистор VT1.

Сразу после подачи питаю­щего напряжения конденсатор С3 разряжен, транзистор за­крыт и на вход СЕ поступает высокий уровень, включающий преобразователь. Начинается зарядка конденсатора С3, и когда напряжение на затворе транзистора станет достаточ­ным для его открывания, на входе СЕ микросхемы напряже­ние уменьшится практически до нуля, преобразователь выклю­чится. Когда конденсатор С3 не­много разрядится, транзистор закроется и преобразователь снова включится.

В результате ток, потребляе­мый преобразователем при работе сигнализатора в дежур­ном режиме, носит импульсный характер, а напряжение на конденсато­ре изменяется между двумя значения­ми Uмин и Uмакс (рис. 3). Амплитуда импульса тока — около 200 мА, длительность импульса — около 1 мс, период следования — около 1,5 с. Поэтому средний ток, потребляемый от ис­точника питания в этом режиме, не пре­вышает 1 мА.

Рис. 3

Рис. 3

Используя тот факт, что сигнализа­тор нормально работает в интервале питающего напряжения 7…10 В, при­нято решение установить (с помощью подстроечного резистора R3) выход­ное напряжение 7,5…8 В. Таким обра­зом, преобразователь периодически включается и выключается, поддержи­вая на выходе указанное напряжение.

Поэтому нестабильность выходно­го напряжения относительно вы­сока — ±0,5 В, но на работоспо­собность сигнализатора это не влияет. При разрядке аккумулято­ра период включения уменьшает­ся. Без полевого транзистора вы­ходное напряжение преобразова­теля — 9…9,5 В.

Когда сигнализатор перейдёт в режим тревоги, период включения преобразователя резко уменьша­ется. Если выходное напряжение станет меньше 8 В, полевой тран­зистор закроется и преобразова­тель будет работать постоянно. Термостабильность выходного на­пряжения определяется в первую очередь параметрами полевого транзистора. В данном случае температурный коэффициент напря­жения — отрицательный, равный не­скольким милливольтам на градус Цельсия.

Если сигнализатор выклю­чить с помощью штатного вы­ключателя, преобразователь продолжит работу, но период его включения возрастёт в не­сколько раз и ток, потребляе­мый от источника питания, уменьшится. Поэтому в неко­торых случаях можно обойтись без установки специального выключателя в цепи питания преобразователя, а при дли­тельном хранении в выключен­ном состоянии аккумуляторы или гальванические элементы необходимо просто вынуть из батарейного отсека. Но при желании можно установить дополнительный выключатель, места в корпусе сигнализато­ра для этого достаточно.

Большинство элементов смон­тированы на печатной плате из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, её чертёж показан на рис. 4. Все элементы размеще­ны на одной стороне, вторая оставлена металлизированной. В преобразователе применены по­стоянные резисторы для по­верхностного монтажа типораз­мера 1206, но подойдут и МЛТ, С2-23, подстроечный — СП3-19, оксидные конденсаторы — танталовые для поверхностного мон­тажа. Взамен диодов SS12 можно применить маломощные им­пульсные или детекторные гер­маниевые диоды или диоды Шотки, рассчитанные на прямой ток не менее 60 мА. Дроссель намо­тан на ферритовом кольце диа­метром 6…9 мм от трансформа­тора электронного балласта ком­пактной люминесцентной лампы и содержит девять витков прово­да ПЭВ-2 0,4 с отводом от чет­вёртого, считая от левого по схеме вывода.

Рис. 4

Рис. 4

Плата длинной стороной (ниж­ней на рис. 4) припаяна к основа­нию размерами 26×50 мм, из­готовленному из фольгирован­ного с одной стороны стекло­текстолита (рис. 5).

Рис. 5

Рис. 5

На узких сторонах основания припаяны контакты-держатели аккумуля­торов или гальванических эле­ментов (рис. 6).

Рис. 6

Рис. 6

Для этого на плате-основании вырезаны пе­чатные площадки для припаивания держателей. В результате преобразователь «вписывается» в габаритные размеры батареи типоразмера 6F22 и помещает­ся в батарейном отсеке сигна­лизатора (рис. 7).

Рис. 7

Рис. 7

Этот преобразователь мож­но использовать и для питания мультиметров серии DT-83х (рис. 8), он войдёт в батарей­ный отсек. Для этого полевой транзистор и все резисторы на плату можно не устанавливать, а вход СЕ (вывод 1) микросхемы соединяют с плюсовым выво­дом конденсатора С1. Число витков дросселя — 10, с отво­дом от середины.

Рис. 8

Рис. 8

Поскольку мультиметром пользуются не­часто, в цепь питания преобра­зователя следует установить малогабаритный движковый вы­ключатель питания, который размещают в корпусе мульти­метра в левом нижнем углу (рис. 9).

Рис. 9

Рис. 9

Преобразователь мож­но применить и в других прибо­рах, питаемых от батареи типо­размера 6F22.

Автор: Н. НЕЧАЕВА, г. Москва
Источник: Радио №10, 2016

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *