Otomotif 12V ke 20V +-converter (untuk penguat audio)
Keterbatasan mobil tegangan suplai (12V) memaksa untuk mengubah tegangan lebih tinggi untuk penguat daya audio. Bahkan max audio yang daya x speaker (dengan 4 impedansi ohm) menggunakan 12V adalah (Vsupply + - Vsupply-) ^ 2 / ( 8 * impedansi) 12 ^ 2/32 = 4.5Watts per channel, yang menggelikan ... Untuk menyalakan benar amplifier yang terbaik adalah dengan menggunakan pasokan 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 50W max masing-masing (tentu saja itu tergantung pada penguat digunakan). Meskipun dapat dengan mudah ditingkatkan atau tegangan diubah untuk memperoleh nilai yang berbeda.
Ikhtisar - Cara kerjanya
Ini adalah klasik push-pull desain, mengurus untuk mendapatkan simetri terbaik (untuk menghindari berjalan fluks). Perlu diingat 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 beberapa terisolasi magnet kawat kabel tunggal disolder bersama tetapi melakukan secara terpisah. Peraturan tersebut dilakukan baik oleh pergantian rasio transformator dan memvariasikan siklus. Dalam kasus saya saya menggunakan 5 +5, 10 +10 ternyata mendapatkan langkah rasio 2 (12 -> 24) dan downregulating tegangan ke 20 melalui siklus dinamis menyesuaikan dilakukan oleh PWM controller TL494. Rasio langkah-up memiliki menjadi sedikit lebih tinggi untuk mengatasi kerugian dioda, berliku resistensi dan seterusnya dan masukan drop tegangan karena resistansi kawat dari baterai untuk converter.
Transformer desain
transformator harus menjadi ukuran yang benar untuk membawa daya yang dibutuhkan, di internet ada banyak grafik yang menunjukkan kekuatan dalam fungsi frekuensi dan ukuran inti untuk topologi tertentu. Ukuran transformator saya adalah 33,5 mm panjang, tinggi dan lebar 30,0 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 satu kawat itu lebih baik menggunakan beberapa kabel secara paralel masing-masing terisolasi dari yang lain kecuali di ujungnya. Hal ini akan mengurangi peningkatan resistensi akibat efek kulit. Gulungan primer dan sekunder centertapped, ini berarti bahwa Anda harus angin 5 putaran, centertap dan 5 gulungan lagi. Hal yang sama berlaku untuk sekunder, 10 putaran, centertap dan 10 putaran lagi.Yang penting adalah bahwa transformator tidak HARUS memiliki celah udara atau kebocoran induktansi akan melemparkan paku pada switch overheating mereka dan memberikan tegangan yang lebih tinggi dari yang diharapkan oleh prediksi rasio gilirannya, jadi jika tegangan output Anda (pada tugas sepenuhnya siklus) lebih tinggi dari vin * N2/N1 - Vdrop dioda, transformator Anda memiliki kesenjangan (tentu saja mengizinkan saya mengatakan Anda bahwa Anda BUTA jika Anda melewatkannya), dan ini disertai dengan penurunan efisiensi drastical. Gunakan core E non-gapped atau toroids (ferit).
Dioda Output, kapasitor dan induktor penyaring
Untuk perbaikan saya lebih suka menggunakan dioda Shottky karena mereka memiliki rendah penurunan tegangan maju, dan sangat cepat.
saya menggunakan 1N5822 murah, alternatif terbaik untuk konverter tegangan rendah (3A untuk kemampuan saat ini). Output kapasitor 4700uF 25V, tidak sangat besar, karena pada frekuensi tinggi riak tegangan besar karena ESR topi internal yang untungnya tujuan lytics umumnya memiliki esr cukup rendah untuk riak kecil (beberapa puluhan milivolt). Juga pada siklus tinggi mereka makan hampir dengan DC murni, memberikan riak kecil. Filter induktor pada sekunder centertap furter meningkatkan riak dan membantu regulasi di asimetris transien saklar Power dan mengemudi saya menggunakan D2Pak 70V 80A 0,004 ohm ultrafets (Fairchind semikonduktor), sangat mahal dan sulit untuk menemukan. Pada prinsipnya setiap FET akan bekerja, tetapi lebih rendah di-perlawanan, semakin rendah konduksi kerugian di negara, lebih rendah panas yang dihasilkan pada fets, semakin tinggi efisiensi dan kecil heatsink diperlukan. Dengan fets saya mampu menjalankan fets dengan heatsink kecil dan tanpa kipas pada nilai kekuatan penuh (100W) dengan efisiensi 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 dari nilai dan Anda akan perlu bahkan penggemar kecil. Sopir FET i digunakan adalah TPS2811P, dari Texas instrumen, nilai untuk 2A puncak dan 200ns. Adalah penting bahwa gerbang drive dioptimalkan untuk induktansi minimal atau mengganti kerugian akan lebih tinggi dan Anda berisiko kebisingan coupling dari sumber lain. Secara pribadi saya berpikir bahwa kabel twisted pair (gerbang dan tanah / sumber) adalah yang terbaik untuk menjaga induktansi kecil. Tempatkan drive gerbang resistor dekat MOSFET, tidak dekat IC. Pengawas Saya menggunakan TL494 terpercaya PWM controller dengan frekuensi yang ditetapkan pada sekitar 40-60 Khz disesuaikan dengan potensiometer. Saya juga menerapkan lembut mulai (untuk mengurangi transien PowerUp). The menyesuaikan potensiometer (umpan balik) harus ditetapkan untuk mendapatkan tegangan yang diinginkan. Sinyal output dirancang dengan dua resistor pull-up pada kolektor dari PWM Chip transistor output menarik mereka ke tanah setiap siklus alternatif. Sinyal ini dikirim ke pembalik driver MOSFET ganda (TPS2811P) mendapatkan bentuk gelombang yang benar.
Power dan penyaringan
Bagaimana saya katakan sebelumnya trek daya harus diukur berat atau Anda akan melakukan penggemburan regulasi (karena tergantung dari transformator step up 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 menyelamatkan Anda dari wajah ledakan MOSFET dalam kasus failture atau pendek, ingat untuk menempatkan sekering juga di sisi baterai untuk meningkatkan keamanan (disengaja celana pendek-> kebakaran, ledakan baterai, pemadam kebakaran, polisi dan pengacara sekitar). Masukan penyaringan penting, gunakan setidaknya 20000uF 16V dalam kapasitor, induktor filter yang akan berguna juga (heavygauged) tapi aku memutuskan untuk meninggalkannya .. Pertimbangan Akhir pasokan ini memberi saya efisiensi hingga 85% (kadang-kadang bahkan 90% di beberapa beban ) dengan input 12V karena saya mengamati semua trik untuk tetap fungsional dan efisien. Sebuah o-lingkup akan berguna, untuk menonton riak dan sinyal gerbang (menonton untuk lampaui), tetapi jika Anda mengikuti panduan ini Anda akan menghindari masalah ini. Peraturan lintas baik tetapi perlu diingat bahwa hanya output positif sepenuhnya diatur , dan negatif hanya mengikutinya. Tempatkan beban kecil antara rel negatif dan tanah (a 3mm memimpin dengan resistor 4.7Kohm) untuk menghindari rel negatif semakin rendah maka-20V. Jika beban asimetris Anda dapat memiliki dua kasus: load-on Lebih positif rel-> tidak ada masalah, rel negatif bisa pergi lebih rendah dari-20V, tapi itu bukan masalah nyata untuk penguat audio. Lebih-beban pada rel negatif -> drop tegangan pada rel negatif (ke tanah) terutama jika beban hanya pada rel negatif. Untungnya audio amplifier yang cukup simetris sebagai beban, dan output filter induktor / kapasitor membantu untuk menjaga peraturan yang baik selama transien asimetris (Bas )
PERHATIANPerlu diingat bahwa INI BUKAN UNTUK PROYEK PEMULA A , I T DAPAT SANGAT BERBAHAYA DALAM KASUS MASALAH, PERNAH BRIDGE, BYPASS ATAU MENGHINDARI sekering INI AKAN HEMAT PUNGGUNG DARI RISIKO KEBAKARAN.
UNTUK PENGUJIAN PERTAMA GUNAKAN catu daya 12V KECIL, dan menggunakan resistor sebagai beban pemantauan switch panas dan konsumsi saat ini (dan output), dan mencoba untuk menentukan efisiensi, jika lebih tinggi maka 70-75% Anda ditetapkan, itu sudah cukup. Sesuaikan frekuensi untuk kompromi terbaik antara kekuasaan dan kerugian switching, efek kulit dan kerugian histeresis Bill Of Material ================= Desain: 12V ke 20V 100W DC-DC conv Doc. no:. 1 Revisi: 3 Penulis: Jonathan Filippi Dibuat: 29/04/05 Modified: 18/05/13 Bagian Daftar ----------------- Resistor ----- ---- 2 R1, R2 = 10 4 R3, R4, R6, R7 = 1k 1 R5 = 22k 1 R8 = 4.7k 1 R9 = 100k Kapasitor ---------- 2 C1, C2 = 10000uf 2 C3, C6 = 47u 1 C4 = 10u 3 C5, C7, C14 = 100N 2 C8, C9 = 4700u 1 C12 = 1n 1 C13 = 2.2u Sirkuit Terpadu --------------- ---- 1 U1 = TL494 1 U2 = TPS2811P Transistor ----------- 2 Q1, Q2 = FDB045AN Dioda ------ 4 D1-D4 = 1N5822 1 D5 = 1N4148 Miscellaneous - ----------- 1 FU1 = 10A 1 L1 = 10u 1 L2 = ferit BEAD 1 RV1 = 2.2k 1 RV2 = 24k 1 T1 = TRAN-3P3S
