Автомобильный преобразователь из 12В в 19В на UC3845

Данный повышающий dc-dc преобразователь предназначен для повышения напряжения бортовой сети автомобиля (+12В) до 19В, получая возможность подключения ноутбука к бортовой кабельной сети автомобиля. С учетом того, что ноутбук в наше время не редкость, то представленная в этой статье схема преобразователя очень даже актуальна для автомобилистов.

Данный автомобильный преобразователь на UC3845 построен по принципу однотактного повышающего преобразователя с накопительным дросселем. Схема имеет защиту по току.

Схема автомобильного преобразователя из 12В в 19В на UC3845

Автомобильный преобразователь из 12В в 19В на UC3845

Работа схемы подробно описана в статье “Повышающий dc-dc преобразователь на UC3843”. В этой же статье вы прочтете о том, как работает защита по току, а также другую интересную информацию по данной схеме.

Микросхема UC3845 является ШИМ контроллером и по своей работе аналогична ШИМ UC3843.

Микросхемы UC3845 и UC3843 одинаковы по расположению выводов и могут быть заменены друг с другом в данной схеме. При замене этих ШИМ контроллеров стоит учесть тот факт, что при одинаковых времязадающих элементах (R2, C6) частота на выходах этих ШИМ (6 вывод) будет отличаться почти вдвое.

Дело в том, что в UC3845 есть триггер, который делит частоту пополам, а также ограничивает ширину импульса до 50% (речь пойдет ниже). И если настроить на одинаковую частоту генераторы микросхем UC3845 и UC3843 (встаем осциллографом на 4 вывод), то на самом выходе UC3845 (вывод 6) частота будет вдвое меньше выходной частоты UC3843. Не путайте выходную частоту, с частотой генератора ШИМ, она не всегда одинаковая (как в нашем случае).

К примеру, я установил в качестве R2 = 10кОм, а C6 = 1нФ, частота генератора UC3845 составила примерно 160кГц, а у UC3843 135кГц. На выходе UC3845 частота составила  примерно 80кГц (то есть уменьшилась вдвое), а у UC3843 частота равнялась частоте генератора (135кГц).

Поэтому для UC3845 конденсатор C6 необходимо устанавливать емкостью не более 500пФ, а резистор R2 на 10кОм, чтобы на выходе получить частоту примерно 160кГц. Я установил 1нФ и все испытания проводил на этой емкости.

Еще одно отличие этих микросхем в том, что коэффициент заполнения импульса у ШИМ UC3845 равен 50%, в отличие от UC3843, коэффициент которой равен 100%.

Короче, при регулировке скважности у UC3843 ширина импульса может быть настолько большой, что займет почти весь период, а у UC3845 только половину периода. Как это можно пощупать, да легко! Собрав, этот автомобильный повышающий преобразователь из 12В в 19В на UC3845, при регулировке напряжения под нагрузкой 3А,  напряжение на выходе преобразователя не сможет подняться больше 21В-22В (напряжение зависит от параметров дросселя), то есть напряжение будет “просаживаться”.

DC-DC преобразователь

Казалось бы беда! Но нет, наш преобразователь должен выдавать напряжение 19В постоянного тока, и он со своей задачей справляется отлично при нагрузке 3А и 5А. Не зря эта микросхема является одной из лидеров в схемах преобразования 12-19 Вольт.

Некоторые параметры микросхемы UC3845

Максимальное входное напряжение не более.......... 30В

Выходной ток.......... 1А

Ток сигнала ошибки......... 10мА

Мощность рассеивания (корпус DIP).......... 1Вт

Максимальная частота генератора.......... 500кГц

Коэффициент заполнения.......... 50%

Рабочий ток.......... 11мА

Другие параметры и графики найдете в даташите.

Элементы схемы

Резисторы схемы нужно выбирать на четверть Ватта (0,25Вт), за исключением R4 = 0,5Вт и R6 = 2Вт.

Конденсаторы C1, C2, C8, C9 должны быть рассчитаны на напряжение 25В. На выходе схемы достаточно одного электролита на 1000мкФ (C8 или C9).

Диоды VD1 и VD2 – Шоттки, или другие супербыстрые диоды. У меня установлена сборка Шоттки SB2040CT (20А, 40В), меньше 40В лучше не устанавливать. Можно на плату установить одиночный диод, но к сборке легче прикрепить радиатор.

R9 - многооборотный подстроечный резистор типа 3296. Многооборотные резисторы позволяют производить настройку плавно.

Самое интересное это дроссель L1. Индуктивность его должна быть в пределах 40-50мкГн. Хотя и при индуктивности 20мкГн преобразователь будет работать, только КПД будет ниже желаемого. Для его изготовления необходимо найти кольцо из порошкового железа желто-белого цвета. Чем больше диаметр кольца, тем лучше. У меня наружный диаметр кольца составляет 27мм, внутренний 14мм и толщина 11мм.  Мотаем 20-22 витка двойным медным, лакированным проводом. Диаметр жилы 1мм. У меня диаметр жилы 1,4мм, я мотал одиночным проводом. Такой дроссель долговременно держит ток 3А при выходном напряжении +19В.

При намотке двойным (тройным) проводом обмотка может не уместится в один слой, тогда обмотку необходимо выполнять в два слоя, можно без изоляции (если эмаль провода не повреждена).

Дроссель 40мкГн

Пару слов о защите

От короткого замыкания (КЗ) будет спасать предохранитель FU1. Схема КЗ выдерживает, это показали мои опыты, главное чтобы источник напряжения +12В, подключенный к входу преобразователя, имел защиту и был достаточно мощным, а лучше чтобы это был автомобильный аккумулятор.

Работа защиты по току подробно описана в статье про UC3843 (смотри ссылку выше), здесь все работает аналогичным образом. Единственное добавлю, для работы преобразователя на UC3845 на выходной ток до 5А, необходимо сопротивление резистора R6 (датчик тока) уменьшить вдвое, или подключить в параллель два резистора по 0,1 Ома. Если не сделать данные манипуляции, Выходная мощность (напряжение и ток) будут ограничены защитой.

Два разных по габаритам дросселя…

UC3845 Преобразователь 12-19В

Преобразователь с параметрами дросселя, описанными чуть выше,  я эксплуатировал на нагрузку сопротивлением 6,2 Ома. Ток нагрузки составил 3А, при выходном напряжении 19В. В течение тридцатиминутной работы дроссель нагрелся до 45 градусов Цельсия, и рост температуры прекратился, это очень даже неплохо. Кстати КПД при такой нагрузке составил 82%.

После чего я установил второй дроссель, который намотан на кольце с наружным диаметром 18мм, внутренним 8мм и шириной 7мм. Провод одиночный, диаметр провода 1,4мм, 20 витков (40мкГн). При работе на выходной ток 3А в течение 30 мин, дроссель нагрелся до температуры 50 градусов Цельсия.

Теперь вам немного понятно, какие габариты сердечника выбрать. Конечно, если бы я мотал двумя жилами, нагрев бы снизился немного, но даже 55 градусов это вполне нормально.

Также обязательно пролудите силовые дорожки платы, а лучше по ним пропаять медный провод, иначе дорожки будут значительно нагреваться, и греть электролитические конденсаторы, вследствие чего надежность и долговечность устройства будет значительно снижена.

из 12В в 19В Повышающий dc-dc

Если в бортовую сеть автомобиля будут проникать высокочастотные наводки, то на входе преобразователя (на плюсовой шине необходимо установить дроссель. Дроссель мотается на аналогичном желто-белом кольце из порошкового железа. Он должен содержать 9 витков двойным проводом, диаметр которого должен составлять 1мм.
3А dc-dc

В заключение хочку сказать, что для автомобильного преобразователя из 12В в 19В на UC3845 данная схема очень даже неплоха. Имеет достаточно высокий КПД, не имеет сложных узлов, дроссель очень прост в изготовлении и имеет запас по допуску индуктивности. Также, микросхема очень даже доступная и недорогая.

Печатная плата автомобильного преобразователя из 12В в 19В на UC3845 СКАЧАТЬ

Даташит на UC3845 СКАЧАТЬ

Leave a Comment

  Счетчик тИЦ и PR