无线电控制模型的电压转换器。方案、说明

无线电控制模型的电压转换器。无线电电子电气工程百科全书

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通常，无线电控制模型的车载电源的标称电压为 4,5 ... 12 V。这种电压的高质量电动机非常罕见，而且价格相当高。同时，24 ... 27 V 可用电动机的范围相当广泛，但它们需要类似于本文作者提出的电压转换器。

使用电动机提高电压的一个显着优点是减少电流消耗，这促进了转向机和速度控制器的伺服驱动器输出级晶体管的要求。发动机控制单元的效率得到提高，从而节省了模型上可用的有限能源。

开发的电压转换器允许将额定电压为 24...27 V 的电动机与无线电控制设备结合使用 [1]。例如，对于模型转向机，具有空心转子的 DPR 系列发动机非常适合，该发动机在起步和倒车时具有较低的惯性。行驶控制器和转向机的伺服放大器必须按照[2]中给出的建议构建。作为独立设备，该电压转换器可用于其他目的。

该装置的方案如图1所示。 4,5、这就是所谓的高效率脉宽稳定反激式逆变器。输入电压为 9 ... 18 V 时，稳定输出电压可设置为 27 ... 0,1 V 范围内的任何电压，随着负载电流从 1 mA 增加到 500 mA，变化不超过 85 V。满负载时转换器效率为 XNUMX%。

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电路特征点电压图，如图2所示。图 6.22 是使用 Micro-Cap XNUMX 程序在器件的计算机模型上获得的，与实际转换器中的信号波形完全一致。

RC 型电压转换器

元件 DD1.1 和 DD1.2 上的主振荡器生成矩形脉冲。在元件 DD8 的输入 9、1.3 处，它们是微分电路 C3R2R3。选择电阻器 R2 和 R3 的值，使得其连接点处的电压恒定分量稍微超过阈值电平 Un，此时元件 DD1.3 改变其状态。超过阈值的负发射在元件 DD1.3（引脚 10）的输出处形成短正脉冲。后者通过晶体管VT5基极-发射极部分的小直流电阻对电容器C2充电。

脉冲结束时，电容器C5的左极板（如图）连接到公共线，电容器充电的电压以负极性施加到晶体管VT2的基极，截止它。接下来，晶体管VT5的集电极电流开始对电容器C1进行再充电。这个过程的速度取决于VT1基极的电压。晶体管VT2保持闭合，直到其基极电压达到大约0,8V。因此，集电极VT2和DD12元件的输入13、1.4处的正脉冲的持续时间取决于晶体管VT1的工作模式。脉冲经元件 DD1.4 和晶体管 VT3 两次反转后，打开电源键 - 场效应晶体管 VT4。

当晶体管VT4打开时，电感L1中的电流线性增加。关闭晶体管后，该电流不会中断，继续流过二极管VD1并下降，并对存储电容器C8充电。该电容器上的稳态电压超过电源电压的次数与线圈 L1 磁场中能量积累的时间（晶体管 VT4 栅极正脉冲的持续时间，见图 2）超过电源电压的次数相同。传输到电容器 C8 的时间（脉冲之间的暂停持续时间相同）。

微调电阻器 R14 的部分输出电压被馈送到运算放大器 DA2 上的直流放大器的反相输入端。将示例性电压从电阻分压器R4R5施加至其非反相输入。运算放大器的输出电压与参考电压和输出电压（考虑分压器 R13R14）之间的差值成正比，被馈送到晶体管 VT1 的基极，并控制打开晶体管 VT4 的脉冲的持续时间。这样就形成了自动控制的闭路。

如果输出电压降低（例如，由于负载电流增加），运算放大器反相输入端的电压将降低，而其输出端的电压将升高。结果，晶体管VT1的发射极电流将下降，流经电阻器R8，集电极电流也随之下降。电容器 C5 的充电速度会更慢。晶体管VT4开启状态的持续时间将增加，转换器的输出电压将增加。

变换器主要部件的电源电压由积分稳压器DA1稳定。

该器件组装在尺寸为 70x55 mm 的单面印刷电路板上，如图 3 所示。 14、微调电阻R38——SPZ-1B或RP63-XNUMXM。其余无源元件可以是在参数和尺寸方面合适的任何类型。

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作为DD1微电路，除K561LA7外，可以使用K561TL1，K561系列的其他微电路在3V电源电压下不稳定。出于同样的原因，您不应该用其他运算放大器替换 K140UD608 (DA2) 芯片。晶体管VT2、VT3可以是KT315或KT3102任何系列，aVT1-KT361、KT3107系列。

转换器的效率很大程度上取决于二极管 VD1 和开路晶体管 VT4 两端的压降。后者与参考书中给出的开路晶体管沟道电阻成正比。因此，在选择所示晶体管和二极管的替代品时，应特别注意这些参数，选择这些参数最小的器件。场效应晶体管的截止电压应不大于4 V。此时由其切换的电流幅值远大于负载电流，因此应选择允许漏极电流为至少 6 A。如果 VT4 晶体管在负载下明显发热，则必须配备散热器，这是电路板提供的地方。二极管VD1必须设计为至少10A的直流电流。图中所示的KD2998V可以用KD213A代替。

电感为1…18μH的线圈L20应具有较小的漏磁通，因此选择由M26NM铁氧体制成的铠装B-1500磁路。将直径为 1,5 ... 2 mm 的五匝刚性绝缘导线缠绕在合适直径的心轴上，从心轴上取下，用一层绝缘胶带保护并放置在磁路中。其杯之间需要有 0,2 毫米的非磁性间隙。中心芯之间放置适当厚度的绝缘垫片。当用螺钉拧紧磁路时，这可以防止杯子破裂。为了减少电路板面积，L1 线圈以侧放方式连接。将绕组引线插入相应的孔中并焊接到焊盘上。

电容器C7和C9在示意图（见图1）和电路板图（图3）中用虚线表示。通常它们不是必需的，但如果 VT4 晶体管变得非常热，并且在主晶体管之间的间隔中其栅极电压波形上可以看到“假”正脉冲，则安装这些电容器会有所帮助。它们的容量是根据经验选择的。

当开始检查组装好的转换器时，应记住，输出电压为 27 V，负载电流为 0,5 A，电压为 6 V 的主电源的额定电流必须至少为 2,5 A。 A、在第一次开启转换器之前，应将调谐电阻R14置于中间位置，然后在其帮助下设置所需的输出电压。

如果转换器不工作，应暂时拆焊L1线圈，并通过从外部源向输出电路施加+27V电压，确保图2所示点处的信号形状。图XNUMX对应于该图所示的。

如果需要，转换器可以根据[3]中描述的方法转换为另一种输入和输出电压。初始数据：一次电源的最小电压——Umin；输出电压——Uout；最大负载电流 - In。

计算按以下顺序进行：

1. 传递给负载的功率，

2.精度消耗的功率，

（假设转换器的效率至少为 80%）。

3. 从源头消耗的电流平均值，

4.线圈电流L1（峰值），

5、我们选择场效应晶体管VT4，其允许的漏极电流至少为lm，并且开路电阻最小为rok。

6. 我们选择的 VD1 二极管的允许正向电流至少为 lm，并且在此电流下的压降为最小 Upr。

7. 开路晶体管 VT4 两端的电压降

8、三极管VT4的开态持续时间

（如果线圈设计不变，L1=20 µH）。

9、晶体管VT4的闭合状态持续时间

10.主振荡器的脉冲重复周期

Tn的计算值是通过选择电阻器R1的值来实现的。此外，在转换器中不安装线圈L1并使其电路断开的情况下，晶体管VT1的基极暂时与运算放大器的输出断开，并连接到标称值为47 kOhm的可变电阻器的引擎，一个其中一个极端连接到积分稳定器DA1的输出端，另一个连接到公共线。新引入的可变电阻器将栅极 VT4 处的正脉冲持续时间设置为等于 t1。在晶体管 VT1 的基极测量电压，并在运算放大器 DA3 的输入 1 处设置相同的电压，选择电阻器 R5 的值。恢复所有连接后，微调电阻器 R14 在转换器的输出端达到所需的电压。

文学

Dnischenko V. 比例无线电控制设备。 - 收音机。 2001 年，第 11 期，第 24 页。 26-12；第 31 页，第 33 页。 XNUMX-XNUMX。
Dnischenko V. 比例无线电控制设备（返回印刷材料）。 - 广播，2002 年，第 6 期，第 31 页XNUMX.
Shcherbina A. et al. 142、K142.KR142 系列微电路稳定器的应用。 - 收音机。 1991 年，第 5 期，第68-70。

作者：V.Dnishchenko，萨马拉

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