Простой повышающий преобразователь напряжения

 
 

Простой повышающий преобразователь напряжения

Преобразование энергии



Заряд аккумуляторов 12 вольт от солнца

Попробуем использовать для зарядки свинцового 12В аккумулятора солнечную энергию.

11

Мы будем использовать самые дешевые солнечные батареи, состоящие из нескольких элементов и дающие довольно низкое напряжение. 
Чтобы заряжать 12В аккумулятор, это напряжение придется увеличить.
Схема, показанная выше, преобразует низкое выходное напряжение солнечной батареи в высокое. Она способна повышать входное напряжение с 2.5 - 3-х до 12 – 15 вольт. 

Рассмотрим работу преобразователя.

Схема представляет собой блокинг-генератор, собранный всего лишь на одном транзисторе. 
Первичная обмотка трансформатора состоит из 45 витков провода диаметром 0.7мм, намотанных на ферритовом стержне диаметром 10 и длинной 50мм. Вторичная обмотка (обмотка обратной связи) состоит из 15 витков того же провода, намотанных поверх первичной обмотки. Перед намоткой вторичной обмотки, первичную обмотку желательно обернуть парой витков изоляционной бумаги, во избежание возможных замыканий между обмотками. 

Нам удалось обойтись без третей, повышающей обмотки трансформатора, так как здесь используется ЭДС самоиндукции, которую развивает первичная обмотка. Напряжение на её выходе имеет форму очень коротких импульсов. Амплитуда этих импульсов за счет ЭДС может достигать 30 и более вольт, несмотря на то, что на входе схемы может быть всего 3 – 3.5 вольта.

Это напряжение выпрямляется диодом, а затем поступает на заряжаемую аккумуляторную батарею. 
Нет ничего опасного в том, что выпрямленное напряжение может быть такой большой амплитуды. Выходной ток преобразователя достаточно мал, поэтому при подключении нагрузки (заряжаемого аккумулятора) это напряжение упадет до уровня, необходимого для зарядки аккумулятора. 

В схеме имеются два электролитических конденсатора. Один на 100 мкФ, другой на 10 мкФ. Для чего же они нужны? 
Конденсатор 100мкф, включенный параллельно шинам питания устройства, обеспечивает надежную работу преобразователя, так как выходное сопротивление солнечно батареи достаточно высокое и из-за этого преобразователь может работать неустойчиво. Конденсатор в данном случае достаточно решает данную проблему. 

Конденсатор на 10мкф используется для компенсации потерь импульсов обратной связи на вторичной обмотке, в цепи обратной связи генератора. 

И еще одно преимущество данной схемы. 
Почему мы использовали блокинг-генератор, когда с таким же успехом можно было использовать синусоидальный генератор? 
Это так же просто объяснить. Блокинг-генератор, в отличие от синусоидального, работает в импульсном режиме. Это в первую очередь немаловажно для транзистора, так как в этом случае транзистору не требуется радиатор охлаждения, что немаловажно в конструктиве всего устройства.

Стабилизация выходного напряжения преобразователя. 

Многие аккумуляторные батареи нельзя перезаряжать, так как это сокращает их срок службы. Поэтому в схеме, описанной ниже, используется стабилизация выходного напряжения. 

Для того чтобы обеспечить выходное напряжение не выше 12 вольт, нам потребуется добавить в схему ещё четыре радиоэлемента. 
Это транзистор типа ВС547, стабилитрон на напряжение 12 вольт, резистор на 100 Ом и конденсатор на 10 микрофарад. 
Схема доработанного выше рассмотренного преобразователя показана ниже.

222

Разберём, как работает эта схема, а точнее, как происходит ограничение напряжения выше 12 В. 

Когда выходное напряжение превышает порог 12 В, стабилитрон начинает пропускать через себя ток. Этот ток поступает на базу транзистора ВС547. Данный транзистор, в свою очередь, начинает открываться и шунтировать переход База – Эмиттер транзистора генератора (транзистор ZTX851). Это вызывает уменьшение коэффициента усиления данного транзистора и, соответственно, уменьшается амплитуда выходного сигнала. 

Во время тестов заряжались два аккумулятора напряжением по 6 В каждый. В солнечной батарее использовались 8 элементов напряжением по 0.5 В каждый. 

Об изготовлении трансформатора было рассказано выше. Добавим только то, что при намотке катушек нужно строго соблюдать направление и начала и концы обмоток. Начало каждой обмотки помечено точкой у вывода. При несоблюдении фазировки обмоток генератор не запустится, так как в этом случае нарушится баланс амплитуд и фаз, которые необходимы для генерации.

Транзистор генератора в схеме используется с малым напряжением насыщения переходов. Это способствует меньшему нагреву последнего, меньшим потерям в нем. Другие транзисторы тоже будут работать в данной схеме, но лучшим экземпляром оказался ZTX851, имеющий выше перечисленные характеристики.

 

333
 
Комплектация элементов для проведения испытаний: 
Резистор 1 Ом 1 Ватт 
Транзистор ZTX851
Диод – высоковольтный быстродействующий
Конденсатор 10 мкФ 16 В
Конденсатор 100 мкФ 25 В 
Провод длинной 30 см для вторичной обмотки диаметром 0.5 – 0.7 мм
Провод длинной 100 см для первичной обмотки диаметром 0.7 мм
Ферритовый сердечник диаметром 10 и длинной 50 мм. 
Батарея из солнечных фотоэлементов.

Добавочные элементы для схемы стабилизации:
Резистор 100 Ом 0.25 Ватт
Конденсатор 10 мкФ 25 В 
Стабилитрон на напряжение 9 или 12 В 
Транзистор ВС547

Испытание устройства 

Для испытания схемы нам могут потребоваться такие приборы, как мультиметр и осциллограф. Последний в данном случае можно исключить. Он может понадобиться лишь для наблюдения процессов, происходящих в генераторе. 

Так как амплитуда напряжения на выходной обмотке может быть достаточно высокой, рекомендуется последовательно мультиметру включить гасящий резистор сопротивлением 10 – 100к. Он поможет предотвратить повреждение прибора во время проведения замеров в различных точках схемы. 
Для измерения постоянного напряжения с выхода выпрямительного диода параллельно вольтметру следует включить конденсатор емкостью 10 мкФ и напряжением не ниже 50 В. 
В таком случае показания вольтметра будут более точными, так как мы будем измерять импульсное напряжение. 

Резюме 

Теперь вы можете наблюдать, как работает собранное вами устройство. Вы увидите, как схема выдает напряжение, которое намного выше питающего ее. Это напряжение и будем использовать для зарядки аккумуляторной батареи.

 

 

источник http://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=1759



Обновлен 17 июн 2014. Создан 11 июн 2014