Converter 12VDC ke 20VDC.

12V ke 20V Konverter :

Daya Otomotif (untuk penguat audio).

Keterbatasan pasokan tegangan mobil (12V) kekuatan untuk mengubah tegangan yang lebih tinggi untuk power amplifier audio. Bahkan max audio yang daya x pembicara (dengan 4 ohm impedansi) dengan menggunakan 12V adalah (Vsupply + - Vsupply-) ^ 2 / (8 * impedansi) 12 ^ 2/32 = 4.5Watts per saluran, yang menggelikan ... Untuk menyalakan dengan benar amplifier yang terbaik adalah dengan menggunakan catu simetris dengan diferensial tegangan tinggi. misalnya 20-20 = 40Volts sebenarnya 40 ^ 2/32 = 50 Watt per channel yang terhormat. Pasokan ini ditujukan untuk dua saluran dengan max 50W masing-masing (tentu saja itu tergantung pada penguat digunakan). Meskipun dapat dengan mudah ditingkatkan atau tegangan berubah untuk mendapatkan nilai yang berbeda.

Ikhtisar - Cara kerjanya :

Ini adalah desain push-pull klasik, berhati-hati untuk memperoleh simetri terbaik (untuk menghindari berjalan fluks). Perlu diketahui bahwa sirkuit ini akan menyerap banyak ampere (sekitar 10A) jadi berhati-hati untuk memperkuat daya trek dengan banyak solder dan menggunakan kabel berat dari baterai atau tegangan akan turun terlalu banyak pada masukan.

Transformator harus dirancang untuk mengurangi efek kulit, dapat dilakukan dengan menggunakan kabel beberapa kawat magnet terisolasi tunggal disolder bersama-sama tetapi melakukan secara terpisah. Peraturan ini dilakukan baik oleh rasio gilirannya transformator dan memvariasikan siklus. Dalam kasus saya saya menggunakan 5 +5, 10 +10 bergantian mendapatkan langkah atas rasio 2 (12 -> 24) dan ke bawah mengatur tegangan ke 20 melalui siklus dinamis menyesuaikan dilakukan oleh PWM controller TL494.

Rasio langkah-up harus sedikit lebih tinggi untuk mengatasi kerugian dioda, perlawanan berliku dan sebagainya dan masukan tegangan jatuh karena resistansi kawat dari baterai untuk konverter.

Transformer desain

Transformator harus dari ukuran yang benar untuk membawa daya yang dibutuhkan, di internet ada banyak grafik yang menunjukkan kekuasaan dalam fungsi dari frekuensi dan ukuran inti untuk topologi tertentu. Ukuran transformator saya adalah 33,5 mm panjang, 30,0 tinggi dan lebar 13mm dengan luas penampang 1,25 cm ^ 2, baik untuk kekuatan sekitar 150W di 50khz.

Gulungan, terutama primer harus menjadi berat diukur, tapi bukannya menggunakan kawat tunggal maka lebih baik menggunakan kabel secara paralel masing-masing terisolasi dari yang lain kecuali di ujungnya. Ini akan mengurangi peningkatan resistensi karena efek kulit. Gulungan primer dan sekunder adalah pusat tapped, ini berarti bahwa Anda harus angin 5 putaran, keran pusat dan 5 gulungan lagi. Hal yang sama berlaku untuk, bergantian sekunder 10, keran pusat dan 10 putaran lagi.

Yang penting adalah bahwa transformator tidak HARUS memiliki udara kesenjangan atau induktansi kebocoran akan membuang paku pada switch overheating mereka dan memberikan tegangan yang lebih tinggi dari yang diharapkan oleh prediksi gilirannya rasio, jadi jika tegangan output Anda (pada siklus sepenuhnya tugas) lebih tinggi dari Vin * N2/N1 - dioda Vdrop, trafo Anda memiliki kesenjangan (tentu saja mengizinkan saya mengatakan Anda bahwa Anda BUTA jika Anda miss it), dan ini disertai dengan penurunan efisiensi drastical. Gunakan core non E-gapped atau toroids (ferit).

Output dioda, kapasitor dan induktor penyaring

Untuk perbaikan saya lebih suka menggunakan dioda Shottky karena mereka memiliki jatuh tegangan maju rendah, dan sangat cepat. Saya menggunakan 1N5822 murah, alternatif terbaik untuk konverter tegangan rendah (3A untuk kemampuan saat ini).

Kapasitor 4700uF 25V output, tidak terlalu besar, karena pada frekuensi tinggi riak tegangan paling karena ESR topi internal yang untungnya lytics tujuan umum memiliki esr cukup rendah untuk riak kecil (beberapa puluhan milivolt). Juga pada siklus kerja tinggi mereka makan hampir dengan DC murni, memberikan riak kecil. Induktor filter pada furter centertap sekunder meningkatkan riak dan membantu regulasi dalam transien asimetris

Tombol daya dan mengemudi
Saya menggunakan d2pak 70V 80A ultrafets 0,004 ohm (Fairchind semikonduktor), sangat mahal dan sulit ditemukan. Pada prinsipnya setiap FET akan bekerja, tetapi semakin rendah ketahanan on-, semakin rendah di negara-kerugian konduksi, semakin rendah panas yang dihasilkan pada FETs, efisiensi tinggi dan kecil heatsink diperlukan. Dengan FETs saya dapat menjalankan FETs dengan heatsink kecil dan tanpa kipas pada daya dinilai penuh (100W) dengan efisiensi sebesar 82% dan pemanasan jelas dan dengan pemanasan kecil di 120W (beberapa derajat) (inti mulai jenuh dan efisiensi sedikit lebih rendah, sekitar 75%)

Cobalah untuk menggunakan MOSFET resistensi terendah Anda dapat menempatkan tangan Anda kotor pada atau efisiensi akan lebih rendah daripada dinilai dan Anda akan perlu bahkan sebuah kipas kecil. Sopir FET i digunakan adalah TPS2811P, dari Texas instrumen, rating 2A puncak dan 200ns. Apakah penting bahwa hard gerbang dioptimalkan untuk induktansi minimal atau mengganti kerugian akan lebih tinggi dan Anda berisiko kopling kebisingan dari sumber lain. Secara pribadi saya berpikir bahwa kabel twisted pair (gerbang dan tanah / sumber) adalah yang terbaik untuk menjaga induktansi kecil. Tempatkan resistor gerbang hard dekat MOSFET, tidak dekat IC.

Kontroler
Saya menggunakan TL494 terpercaya PWM controller dengan set frekuensi sekitar 40-60 Khz disesuaikan dengan potensiometer. Saya juga menerapkan mulai lunak (untuk mengurangi transien PowerUp). Potensiometer menyesuaikan (umpan balik) harus diatur untuk mendapatkan tegangan yang diinginkan. Sinyal keluaran ini dirancang dengan dua pull-up resistor pada kolektor dari transistor output PWM chip yang menarik mereka ke tanah setiap siklus alternatif. Sinyal ini dikirim ke driver MOSFET ganda pembalik (TPS2811P) memperoleh bentuk gelombang yang benar.


Power dan penyaringan
Bagaimana saya katakan sebelumnya trek daya harus diukur berat atau Anda akan menakuti peraturan (karena tergantung dari langkah transformator sampai rasio dan tegangan input) dan efisiensi juga. Jangan lupa untuk menempatkan 10A (atau 15A) sekering pada input karena baterai mobil dapat menyediakan arus yang sangat tinggi dalam kasus celana pendek dan ini akan menghemat wajah dari ledakan MOSFET dalam kasus failture atau pendek, ingatlah untuk menempatkan sekering juga di sisi baterai untuk meningkatkan keselamatan (disengaja celana pendek-> kebakaran, ledakan baterai, pemadam kebakaran, polisi dan pengacara sekitar). Masukan penyaringan penting, gunakan minimal 20000uF 16V di kapasitor, induktor filter yang akan berguna juga (heavygauged) tetapi saya memutuskan untuk meninggalkannya ..

Akhir pertimbangan
Pasokan ini memberikan saya sampai efisiensi 85% (kadang-kadang bahkan 90% di beberapa beban) dengan input dari 12V karena saya mengamati semua ini trik untuk tetap fungsional dan efisien. Sebuah o-lingkup akan berguna, untuk menyaksikan riak dan sinyal gerbang (menonton untuk lampaui), tetapi jika Anda mengikuti panduan ini Anda akan menghindari masalah ini.

Peraturan silang yang baik namun perlu diingat bahwa hanya output positif sepenuhnya diatur, dan negatif hanya mengikutinya. Tempatkan beban kecil antara rel negatif dan tanah (suatu 3mm dipimpin dengan resistor 4.7Kohm) untuk menghindari rel negatif maka semakin rendah-20V. Jika beban asimetris Anda dapat memiliki dua kasus:

Beban-lebih positif rel-> tidak ada masalah, rel negatif dapat pergi lebih rendah dari-20V, tapi itu bukan masalah nyata untuk penguat audio.
Lebih-beban pada negatif rel-> drop tegangan pada rel negatif (untuk tanah) terutama jika beban hanya pada rel negatif.

Untungnya audio amplifier cukup simetris sebagai beban, dan induktor filter output / kapasitor membantu untuk mempertahankan peraturan yang baik selama transien asimetris (Bas)

PERHATIAN :
Perlu diketahui bahwa INI BUKAN PROYEK UNTUK PEMULA......

UNTUK PENGUJIAN PERTAMA GUNAKAN pasokan daya 12V KECIL dan menggunakan resistor sebagai pemantauan viral switch panas dan konsumsi saat ini (dan output) dan mencoba untuk menentukan efisiensi, jika lebih tinggi maka 70-75% Anda ditetapkan, itu sudah cukup. Mengatur frekuensi untuk kompromi terbaik antara kekuasaan dan kerugian switching, efek kulit dan kerugian histeresis.

Daftar Komponen yang digunakan :
 

Resistor :  R1, R2 = 10 ohm.       R3,R4,R6,R7 = 1 k.       R5 = 22 k.    R8 = 4k7.    R9 = 100 k.
Kapasitor :     C1,C2 = 10 000 uF.         C3,C6 = 47 uF.       C4 = 10 uF.      C5,C7,C14 = 100 nF.
                      C8,C9 = 4700 uF.          C12 = 1 nF.          C13 = 2u2.
IC   :     U1 = TL-494.       U2 = TPS-2811 P.
Transistor :     Q1, Q2 = FDB 045 AN.
Diode  :    D1, D2, D3, D4 = 1N5822.        D5 = 1N4148.
Lain-lain :    FU1 = Fuse 10A.        Induktor L1 = 10 uH.        L2 = Ferrite Bead.
                   RV1 = 2k2.       RV2 = 24k         T1 = TRAN-3P3S.