Nell'era dell'elettronica portatile, la questione dell'alimentazione dei dispositivi portatili sta diventando sempre più acuta. Di particolare difficoltà è la tensione di alimentazione bipolare, necessaria, ad esempio, in un amplificatore per cuffie portatile. Lo sviluppo odierno dell'elettronica permette di superare questo problema. Considera come rendere la potenza bipolare da unipolare sul chip TPS65133.

Opzioni di alimentazione doppia per portatile

Naturalmente, per l'alimentazione bipolare in un portatile, è possibile utilizzare due batterie. Ma questo comporterà ulteriori difficoltà con la loro ricarica, nonché squilibri nelle spalle con l'invecchiamento delle batterie.

Un'opzione più avanzata per trasformare il potere bipolare da unipolare consiste nell'usare o qualsiasi altro. Ma anche qui c'è un problema. quando la batteria è scarica, dopo il voltaggio positivo, cadrà anche il negativo. Quelli. con una batteria carica, la potenza sarà ± 4,2 e con una batteria scarica, ± 3 V o anche meno.

E qui i convertitori SEPIC vengono in soccorso. Non approfondiremo la teoria del processo di trasformazione: questo è l'argomento di un articolo separato. Nel frattempo, considera il convertitore di tensione unipolare in bipolare sul TPS65133.

Potenza bipolare da unipolare sul chip TPS65133

Il vantaggio principale di questo convertitore è che la tensione di uscita è di ± 5 V, indipendentemente dalla tensione di ingresso, che può variare da 2,9 a 5 volt (sono consentiti fino a 6 volt). Quelli. il chip è progettato per l'uso diretto con batterie da 3,6 volt. Ma nessuno vieta di alimentarlo da usb o da un alimentatore.

La frequenza di conversione qui è 1,7 MHz. Per i dispositivi audio, questa è un'ottima opzione. Allo stesso tempo, non richiede l'uso di trasformatori, necessari nella maggior parte dei convertitori SEPIC. La conversione richiede solo un'induttanza che, a causa di una frequenza così elevata, è piuttosto piccola.

Il circuito del convertitore di tensione da unipolare a bipolare sul TPS65133 è il seguente:

È auspicabile installare condensatori al tantalio. Inoltre, non sarà superfluo inserire condensatori aggiuntivi da 0,1 uF per filtrare le interferenze RF.

Per quanto riguarda un parametro come la corrente di uscita, tutto è molto buono. La corrente di uscita può raggiungere 250 mA per braccio. Il produttore afferma che con una corrente di uscita da 50 a 200 mA, l'efficienza del convertitore supera il 90%, che è un ottimo indicatore per le applicazioni portatili.

Unico neo in un barile di miele

Con tutti gli ovvi vantaggi, il più grande svantaggio di questo microcircuito è il suo caso. Il microcircuito è prodotto solo in un pacchetto progettato per il montaggio su superficie, di dimensioni 3x3 mm. Le dimensioni dei contatti sono 0,6x0,2 mm e la distanza tra loro è 0,25 mm.

Fare una bacheca con tali contatti a casa non è il compito più semplice. Puoi semplificarti la vita se acquisti un modulo già pronto con un microcircuito saldato e reggette.

In generale, TPS65133 non è l'unico. Nella stessa riga ci sono i microcircuiti TPS65130 TPS65131, TPS65132, TPS65135 .... Tuttavia, o le loro caratteristiche sono meno interessanti o il caso è anche peggiore.

Sarei molto grato a tutti coloro che vi diranno chip con caratteristiche simili. Ti aspetto nei commenti

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Spesso gli alimentatori bipolari hanno una tensione di uscita costante. Il desiderio di progettarne uno regolabile da una fonte di alimentazione bipolare non regolata a basso costo di solito non porta a nulla di buono, poiché ciò porta a uno squilibrio nelle tensioni di uscita (in ampiezza) di polarità opposte. Per implementare questa opzione, è necessario "appesantire" in modo significativo lo schema.

C'è anche un'opzione quando un gruppo elettronico viene aggiunto a un alimentatore unipolare, che genera una tensione negativa da una positiva. Ma questa versione della sorgente bipolare ha anche uno squilibrio di tensioni opposte e non ne consente l'utilizzo in alimentatori con tensione di uscita regolabile in modo continuo.

Questo articolo fornisce un'altra versione originale potenza bipolare da unipolare avere il diritto di esistere. Questo è un prefisso - costruito sull'amplificatore operazionale LM358, a un alimentatore unipolare convenzionale, che consente di ottenere una tensione di uscita bipolare completa.

Qualsiasi alimentatore con una tensione di 7 ... 30 volt può fungere da sorgente di tensione di ingresso e all'uscita si otterrà una tensione di 3 ... 14,5 volt.

Durante il funzionamento, questo divisore non distorce i parametri di uscita di un'alimentazione unipolare. Questo prefisso-divisore può sopportare un carico fino a 10 ampere senza distorcere la tensione, sia sul canale positivo che su quello negativo. Ad esempio, se un carico con un consumo di corrente di 9 ampere è collegato al circuito negativo di una fonte di alimentazione bipolare e 0,2 ampere nel circuito positivo, la differenza tra la tensione negativa e positiva sarà inferiore a 0,01 volt.

Va notato che solo la presenza di un regolatore in un alimentatore unipolare può fornire una variazione dell'uscita in un bipolare, altrimenti la regolazione non sarà possibile.

Descrizione del prefisso-divisore di tensione unipolare in bipolare

(DA1) misura la differenza di potenziale tra il filo comune e il punto medio del partitore di tensione montato sulle resistenze R1, R2, R3. Quando questa differenza viene modificata, l'amplificatore operazionale LM358 porta alla stabilizzazione della tensione di uscita, riducendola o aumentandola.

Quando la tensione di ingresso viene applicata al circuito, le capacità C1 e C2 vengono caricate con metà della tensione di alimentazione. Con un carico bilanciato, queste tensioni saranno la tensione di uscita di un alimentatore bipolare.

Analizziamo ora la situazione in cui un carico sbilanciato è collegato all'uscita di un alimentatore bipolare, ad esempio la resistenza di carico nel circuito positivo è molto inferiore alla resistenza di carico collegata al circuito negativo.

Poiché un carico è collegato in parallelo alla capacità C1 (diodo VD1 e una piccola resistenza di carico), la capacità C2 verrà caricata sia attraverso il condensatore C1 che attraverso il circuito sopra indicato (diodo VD1 e una piccola resistenza di carico).

Per questo motivo, il condensatore C2 verrà caricato con una tensione maggiore del condensatore C1, e questo farà sì che la tensione negativa sia maggiore di quella positiva. Sul filo comune, la tensione aumenterà rispetto al punto medio del partitore di tensione R1, R2, R3, dove la tensione è il 50% dell'ingresso.

Ciò contribuisce alla comparsa di una tensione negativa all'uscita dell'amplificatore operazionale LM358 rispetto al filo comune. Di conseguenza, i transistor VT2 e VT4 si aprono e, analogamente al circuito "diodo VD1, piccola resistenza di carico" nel circuito positivo, devia la capacità C2 nel circuito negativo, il che porta a un equilibrio delle correnti di entrambi i circuiti ( positivo e negativo)

Allo stesso modo, i transistor VT1, VT3 si apriranno se il bilanciamento del carico è disturbato nella direzione della tensione negativa.

In questo articolo parleremo dei divisori di tensione unipolare in bipolare e delle sue caratteristiche. Parleremo anche della sua configurazione e funzionamento.

Con lo sviluppo e la diffusione della tecnologia microelettronica, c'è una crescente necessità di avere una fonte di alta qualità di tensione di uscita bipolare nel tuo laboratorio domestico. Ma non appena i radioamatori incontrano questo, iniziando a cercare varie opzioni per costruire alimentatori bipolari, alcuni di loro rimangono delusi.

Ma questi convertitori non sono universali, inoltre non sono in grado di mantenere l'uguaglianza di tensione positiva e negativa, quindi non ne consentono l'uso come alimentatori bipolari a regolazione continua.

Pertanto, i radioamatori hanno una scelta: un semplice circuito di tensione bipolare "fisso" o un circuito di alimentazione bipolare di alta qualità, ma complesso.

Te ne offro un altro e, secondo me, la migliore soluzione al problema: un prefisso speciale per il tuo alimentatore unipolare esistente, che "divide" la tensione CC unipolare in due: positiva e negativa. L'unica restrizione all'uso del dispositivo è l'impossibilità di utilizzarlo con una fonte di alimentazione, in cui il più o il meno dell'alimentazione è sulla stessa "massa" del carico. Ad esempio, da una batteria per auto. Ciò è dovuto al fatto che il dispositivo "crea" la propria "massa". Ma la necessità di lavorare in questa modalità è così trascurabile che puoi ignorare questo inconveniente.

Caratteristiche di un partitore di tensione da unipolare a bipolare:

Il divisore di tensione presentato può essere collegato a qualsiasi blocco di tensione unipolare nell'intervallo da 7 a 30 volt. In questo caso, la tensione bipolare in uscita sarà compresa tra 3 e 14,5 volt.

Durante il funzionamento, il divisore non degrada i parametri e le caratteristiche del vostro alimentatore unipolare. Il che è molto importante.

Il divisore fornisce alimentazione bipolare a un carico sbilanciato con corrente fino a 10 ampere di ciascuna tensione (sia positiva che negativa). In altre parole, se è presente un carico con un consumo di corrente di 10 ampere nel circuito positivo e 0,1 ampere nel circuito negativo, le tensioni positive e negative differiranno di non più di 0,01 volt.

La regolazione della tensione di uscita bipolare viene effettuata sull'alimentatore unipolare stesso. Pertanto, se l'alimentatore non dispone di questa regolazione, anche la tensione di uscita non verrà regolata.

Il divisore di tensione unipolare presentato è stato testato con un alimentatore stabilizzato universale che avevo sviluppato in precedenza. Ha mostrato proprietà eccellenti. Poiché il mio alimentatore erogava fino a 26 volt, le tensioni di uscita variavano da 3 a + - 12,3 volt. Dopo aver collegato ulteriori spire dell'avvolgimento secondario del trasformatore di potenza nel circuito di alimentazione stabilizzato universale a una tensione di uscita stabilizzata di 32 volt, le tensioni di uscita del divisore variavano da 3 a + - 15,2 volt. Anche il sistema di sovraccarico automatico funziona in modo affidabile.

;Il dispositivo dispone di un circuito adattativo per il monitoraggio e la regolazione dell'uguaglianza delle tensioni di uscita, indipendentemente dalla possibile variazione della loro ampiezza e del loro carico.

Il diagramma schematico è mostrato in figura.

Funzionamento di un partitore di tensione unipolare

L'amplificatore operazionale DA1 misura la differenza di tensione nel punto medio del partitore di tensione R1 - R2, R3 con la tensione sulla "cassa" e risponde alla loro differenza aumentando o diminuendo la tensione di uscita.

Quando viene applicata l'alimentazione al dispositivo, i condensatori C1 e C2 vengono caricati lungo il percorso "+" della fonte di alimentazione, condensatore C1, condensatore C2, "-" della fonte di alimentazione. Pertanto, ogni condensatore verrà caricato con metà della tensione di ingresso. Queste tensioni saranno all'uscita del dispositivo. Ma questo sarà osservato con un carico equilibrato.

Si consideri il caso in cui un carico sbilanciato è collegato al dispositivo, ad esempio, la resistenza di carico nel circuito della tensione di uscita positiva è molto inferiore alla resistenza di carico collegata al circuito della tensione di uscita negativa. Poiché un circuito di carico è collegato in parallelo al condensatore C1 - diodo VD1 e bassa resistenza di carico, la carica del condensatore C2 passerà non solo attraverso C1, ma anche attraverso un circuito parallelo - diodo VD1, bassa resistenza di carico. Ciò farà sì che C2 venga caricato con più tensione di C1, che a sua volta farà sì che la tensione di uscita positiva sia inferiore a quella negativa. Nel caso del dispositivo, la tensione aumenterà di potenziale rispetto al punto medio dei resistori R1 - R2, R3, dove il potenziale è pari alla metà della tensione di ingresso. Ciò porterà alla comparsa di una tensione negativa all'uscita dell'amplificatore operazionale rispetto alla custodia del dispositivo. E maggiore è la differenza di potenziale all'ingresso dell'amplificatore operazionale, maggiore è la tensione negativa. Come risultato di una tensione negativa all'uscita dell'amplificatore operazionale, i transistor VT3 e VT4 si aprono e, come il circuito "diodo VD1, bassa resistenza di carico" nel circuito positivo, creeranno un effetto di shunt sul condensatore C2 nel circuito negativo. Questo a sua volta bilancerà le correnti nei circuiti positivo e negativo e equalizzerà le tensioni di uscita. In caso di sbilanciamento del carico del dispositivo nella direzione della tensione negativa, i transistor VT1 e VT2 si aprono.

Pertanto, a causa del circuito di controllo automatico del potenziale "zero", è bilanciato nello "stato medio" tra il più e il meno dell'alimentazione.

Particolari.

Come amplificatore operazionale, puoi utilizzare i microcircuiti K140UD6, K140UD7, K140UD601, K140UD701.

Resistori R8 - R15 - per equalizzare le correnti di emettitore dei transistor e limitarne le sovratensioni ai tempi di commutazione.

I diodi VD1 e VD2 sono progettati per impedire lo smistamento dei circuiti di carico da parte dei transistor del dispositivo.

I transistor sono montati su dissipatori di calore di dimensioni sufficienti. La dimensione dei dissipatori di calore è determinata solo da quanto sarà sbilanciato il carico. Più sbilanciato, maggiore è l'area dei radiatori.

Realizzazione di un partitore di tensione unipolare.

Un circuito correttamente assemblato inizia a funzionare immediatamente. Il resistore R3 è progettato per impostare l'uguaglianza delle tensioni bipolari in uscita. È più conveniente configurarlo su un oscilloscopio a due raggi collegando le uscite bipolari del dispositivo agli ingressi dell'oscilloscopio e attivando la modalità di sottrazione reciproca dei segnali. Ruotando la fessura del potenziometro si imposta la massima sottrazione dei segnali. In caso di comparsa di "battiti" della tensione di uscita a seguito di eccitazione e autogenerazione, è necessario ridurre il valore del resistore R5, aumentando la retroazione negativa.

Il microcircuito K140UD7 è limitato nell'alimentazione a 15 volt nella "spalla", quindi, per ottenere tensioni di uscita elevate, è necessario collegare l'alimentazione ai pin 4 e 7 tramite diodi zener "aggiuntivi", ma il livello inferiore di anche le tensioni di uscita aumenteranno.

Questo microcircuito offre la possibilità di regolare il bilanciamento dello zero utilizzando un trimmer esterno. Quando la tensione di alimentazione cambia, deve essere regolata, quindi non la utilizziamo nel nostro circuito.

A causa della soluzione non standard, il dispositivo progettato per ottenere la tensione bipolare da unipolare è unico. Per la sua semplicità e affidabilità del circuito, questo è il modo migliore per ottenere potenza bipolare.