Часто возникает необходимость запитать ноутбук в местах, где нет электрической розетки, а есть только источник питания 12В, например автомобильный аккумулятор, бортовая сеть автомобиля или солнечные панели.
Было бы неэффективно и излишне сложно собрать преобразователь из 12В в 230В/50Гц, который потом питал бы импульсный блок питания ноутбука, опять создавая необходимое постоянное напряжение. Поэтому предпочтительнее использовать DC/DC преобразователь, который создает необходимое напряжение за один шаг.
Напряжение питания различных ноутбуков может различаться, но обычно находится в пределах от 15…21 В. Выходное напряжение всегда выше входного, поэтому была выбрана повышающая топология.
Данная схема может также использоваться и для других целей, кроме питания ноутбука. Вы можете использовать данный преобразователь как инвертор 12В/24В для приборов 24В для питания от блока 12В или аккумулятора 12В. Схема управления построена на UC3843. Это аналог известной микросхемы UC3842, но с более низким UVLO, которая начинает работать при напряжении 8,5 В.
В качестве ключа служит низковольтный N-канальный MOSFET. Это может быть любой тип с напряжением Uds 30-60В. Сопротивление канала во включенном состоянии не должно превышать 6 мОм, а время переключения не более чем 100 нс. Например, можно использовать SMD транзисторы 06N03LA, FDB6670AL или N306AS, которые можно взять с материнских плат. Также подойдет IRF2804S. Транзисторам SMD не нужен радиатор, только охлаждающая площадка на печатной плате, поскольку потери малы из-за низкого сопротивления канала.
Также может использовать транзисторы для сквозного монтажа, например, IRF3205 и IRF1405. Сопротивление таких транзисторов не так критично, т.к. их можно прикрутить к радиатору.
Поскольку рабочее напряжение достаточно низкое, диод VD1 должен быть Шоттки с малым падением напряжения. Потери на нем составляют при полной нагрузке около 2 Вт и поэтому ему необходим небольшой радиатор. В данной схеме использован диод Шоттки SBL1040CT (10A, 40V) из компьютерного ATX блока питания.
Дроссель L1 содержит не менее 15 витков провода диаметром 1 мм, намотанного на кольце из порошкового железа. Такое кольцо можно взять с материнской платы. Кольцо зелено-красное (проницаемость 55), имеет внешний диаметр 16 мм, внутренний диаметр 8 мм и высоту 6 мм. Также можно использовать желто-белые или зелено-синие кольца например от АТ или АТХ (у обоих проницаемость75).
Более высокая проницаемость обеспечивает ту же индуктивность с меньшим количеством витков. Слишком малое количество витков (слишком большое напряжение на виток) может привести к чрезмерному нагреву сердечника.
Индуктивность дросселя L1 60-240 мкГн. Делать большую индуктивность не имеет смысла из-за неоправданно больших размеров и сопротивления постоянному току. При меньшей индуктивности через него протекает чрезмерный пульсирующий ток, что создает ненужную нагрузку на компоненты.
Минимальное входное напряжение инвертора 8,5 В, максимальное входное напряжение равно выходному напряжению. Выходное напряжение определяется сопротивлением резистора Rx. Он рассчитывается по формуле:
Rx = (Uout — 2,5) *1880
Для выходного напряжения 20 В сопротивление составит около 33 кОм и 31 кОм для напряжения 19 В. Подберите выходное напряжение в соответствии с вашим ноутбуком. Частота работы преобразователя составляет около 80 кГц. Максимальная нагрузка 4А. Эффективность выше 90%.
Недостатком данного преобразователя является то, что он (без добавления других компонентов активной мощности) не может быть защищен от перегрузки или короткого замыкания. В этом случае перегорает предохранитель FU1. Даже после закрытия транзистора VT1 ток может протекать от входа через дроссель L1 и диод VD1 к выходу. Если вас это беспокоит, вы можете использовать следующую схему:
Универсальный DC/DC преобразователь
Эта схема также является DC/DC преобразователем. Входное напряжение может составлять от 9 до 18 В, а выходное напряжение может быть выбрано по мере необходимости в диапазоне от 3 до 50 В. Выходное напряжение может быть как ниже, так и выше входного.
Данный преобразователь подходит для широкого спектра целей, таких как питание оборудования (ноутбуков, усилителей, портативных телевизоров, USB-приборов 5 В, приборов с напряжением питания 24 В и т.д.) от бортовой сети автомобиля, автомобильного аккумулятора или солнечной батареи.
В качестве элемента управления применен ШИМ контроллер UC3843. Рабочая частота около 90-95 кГц. В схеме использован трансформатор Tr1 (дроссель). Он имеет коэффициент трансформации 1:1. Трансформатор намотан двумя одинаковыми проводами одновременно на тороидальном сердечнике (кольце) из порошкового железа. Подойдет желто-белое или зелено-синее кольцо. Оба вида имеют проницаемость 75. Сердечники могут быть взяты, например, из блока питания AT или ATX или из других импульсных преобразователей.
Диаметр провода, количество витков и размер сердечника зависят от выходного напряжения и мощности. В прототипе трансформатор имеет 2 x 24 витков диаметром около 1 мм. Индуктивность составила 2 х 60 мкГн. Выходное напряжение задается резистором Rх. Рассчитать его сопротивление можно по той же формуле из схемы, приведенной выше.
Внимание — никогда не включайте питание без резистора Rх!
Номинальное напряжение конденсаторов C7 и C8 выбирают в соответствии с выходным напряжением. Конденсаторы C1, C7 и C9 должны быть с низким ESR. VT1 — низковольтный N-канальный MOSFET с минимально возможным сопротивлением в открытом состоянии. Резистор R7 определяет порог ограничения тока.
Предупреждение! Необходимо использовать правильный предохранитель. Мы не несем ответственности за любой ваш ущерб, причиненный этим устройством.
