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无线电电子与电气工程百科全书 低功耗转换器，用于通过 9 伏锂离子电池为 3,7 伏负载供电。 无线电电子电气工程百科全书
一些现代低功耗设备消耗的电流非常小（几毫安），但对于它们的电源，它们需要非常奇特的电源 - 9 V 电池，而且最多可持续设备运行 30 ... 100 小时。 现在看起来尤其奇怪，因为各种移动设备的锂离子电池几乎比电池本身便宜。 因此，真正的无线电爱好者自然会尝试调整电池来为他的设备供电，并且不会定期寻找“古董”电池。 如果我们将传统（且流行）的万用表视为低功率负载。 M830 由“Korund”类型的元件供电，要产生 9 V 的电压，至少需要 2-3 个串联的电池，这不适合我们，它们根本无法放入设备外壳内。 因此，唯一的出路就是使用一节电池和升压转换器。 元素基础选择 最简单的解决方案是在脉冲转换器中使用555型定时器（或其7555 CMOS版本）（电容转换器不适合，我们的输入和输出电压之间的差异太大）。 该微电路的另一个“优点”是，它具有集电极开路输出，而且具有足够高的电压，能够在任何工作电源电压下承受高达 +18 V 的电压。 因此，可以用十几个便宜且通用的零件组装转换器（图 1.6）。
芯片的第3脚为普通二态输出，在本电路中用于维持发电。 7脚是集电极开路输出，可以承受升高的电压，因此可以直接连接到线圈，无需晶体管跟随器。 参考电压输入（引脚 5）用于调节输出电压。 设备的操作原理 施加电源电压后，电容器C3立即放电，没有电流流过稳压二极管VD1，微电路REF输入端的电压为电源电压的2/3，输出的占空比脉冲数为2（即脉冲持续时间等于暂停持续时间）时，电容C3以最大速度充电。 需要二极管 VD2，以便放电后的电容器 C3 不会影响电路（不会降低引脚 5 处的电压），电阻器 R2“以防万一”，用于保护。 当该电容器充电时，齐纳二极管 VD1 开始轻微打开，微电路引脚 5 处的电压上升。 由此，脉冲持续时间减少，暂停持续时间增加，直到发生动态平衡并且输出电压稳定在一定水平。 输出电压值仅取决于齐纳二极管 VD1 的稳定电压，在较高电压下可达 15 ... 18 V，微电路可能会发生故障。 关于详情 线圈L1缠绕在铁氧体环上。 K7x5x2（外径 - 7 mm，内径 - 5 mm，厚度 - 2 mm），使用直径为 50 mm 的电线约 100 ... 0,1 匝。 您可以采用更大的环，然后减少匝数，或者您可以采用电感为数百微亨 (μH) 的工业扼流圈。 555微电路可以用国产模拟K1006VI1或CMOS版本7555代替-它具有较小的电流消耗（电池将“持续”更长一点）和更宽的工作电压范围，但它的输出较弱（如果万用表需要超过 10 mA 的电流，它可能不会提供这样的电流，特别是在如此低的电源电压下），并且像所有 CMOS 结构一样，她“不喜欢”输出端增加的电压。 设备的功能 该器件在组装后立即开始工作，整个设置包括通过选择齐纳二极管 VD1 设置输出电压，同时必须在输出端并联一个 3 kΩ 电阻（负载模拟器）与电容器 C3,1（负载模拟器），但不是万用表！ 禁止使用未焊接的齐纳二极管来开启转换器，否则输出电压将不受限制，电路可能会“自杀”。 还可以通过减小电阻R1或电容C1的阻值来提高工作频率（如果工作在音频频率下，会听到高频吱吱声）。 如果电池引出的导线长度小于10 ... 20 cm，可选配滤波电源电容，或者可以在微电路的1、8脚之间放置一个容量为0,1 uF或以上的电容。 已发现的缺点 首先，该器件包含两个工作在相同频率上的振荡器（一个是ADC芯片的主振荡器——器件的模数转换器，第二个是转换器的发生器），也就是说，它们会互相影响（频拍） ），测量精度会严重恶化。 其次，转换器发生器的频率根据负载电流和电池电压不断变化（因为POS - 正反馈电路中有一个电阻，而不是电流发生器），因此无法预测和纠正其影响。 特别是对于万用表来说，ADC 的一个公共振荡器和具有固定工作频率的转换器将是理想的选择。 转换器的第二个版本 这种转换器的电路稍微复杂一些，如图 1.7 所示。 XNUMX.
DD1.1 元件上组装有一个发生器，通过电容器 C2 为转换器提供时钟，并通过 C5（ADC 芯片）提供时钟。 大多数便宜的万用表基于 ICL7106 双积分 ADC 或其类似物（40 个引脚，显示屏上有 3,5 个字符），要为该微电路提供时钟，您只需拆下引脚 38 和 40 之间的电容器（将其腿从引脚 38 上拆下）并焊接到引脚 11DD1.1）。 由于通过引脚 39 和 40 之间的电阻器进行反馈，即使信号幅值为几分之一伏的非常微弱的信号也可以对微电路进行计时，因此来自 DD3 输出的 1.1 伏信号足以满足其正常运行。 顺便说一下，通过这种方式，只需增加时钟频率，就可以将测量速度提高 5 ... 10 倍。 测量精度实际上不会受到此影响；最低有效数字最多会恶化 3 ... 5 个单位。 此类 ADC 无需稳定工作频率，因此传统的 RC 振荡器足以满足正常的测量精度。 在元件 DD1.2 和 DD1.3 上，组装了一个等待多谐振荡器，使用晶体管 VT2，其脉冲持续时间可以在几乎 0% 到 50% 之间变化。 在初始状态下，在其输出端（引脚6）有一个“逻辑单元”（高电压电平），电容器C3通过二极管VD1充电。 触发负脉冲到来后，多谐振荡器“尖”，其输出出现“逻辑零”（低电压电平），通过DD2的引脚1.2阻断多谐振荡器，并通过DD1上的反相器打开晶体管VT1.4 .3 在这种状态下，电路将一直保持到电容器 C5 放电为止 - 之后 DD1.3 引脚 2 处的“零”将使多谐振荡器“倾斜”回到待机状态（此时 C1 将有时间充电时DD1.1的1脚也变为“1”，三极管VT1截止，线圈L4向电容CXNUMX放电。 下一个脉冲到来后，上述所有过程将再次重复。 因此，线圈L1中存储的能量仅取决于电容器C3的放电时间，即取决于晶体管VT2打开的强度，这有助于其放电。 输出电压越高，晶体管开启越强； 因此，输出电压稳定在某一水平，具体取决于齐纳二极管VD3的稳定电压。 为了给电池充电，可调节线性稳定器 DA1 上使用了一个简单的转换器。 即使频繁使用万用表，您也只需为电池充电，一年只需几次，因此在这里放置更复杂和更昂贵的开关稳压器是没有意义的。 稳定器设置为 4,4 ... 4,7 V 的输出电压，通过 VD5 二极管将其降低 0,5.0,7 V 至充电锂离子电池的标准值 (3,9 ... 4,1 V) 。 需要这个二极管，以便电池不会通过 DA1 离线放电。 要给电池充电，您需要向 XS1 输入施加 6 ... 12 V 的电压，并保持 3 ... 10 小时。 输入电压较高（超过 9 V）时，DA1 芯片会变得非常热，因此您需要提供散热器或降低输入电压。 作为 DA1，您可以使用 5 伏稳定器 KR142EN5A、EN5V、7805 - 但是，为了抑制“多余”电压，VD5 必须由两个串联的二极管组成。 该电路中的晶体管几乎可以用于任何npn结构，KT315B在这里只是因为作者积累了太多。 KT3102、9014、VS547、VS817等即可正常工作，二极管KD521可用KD522或1N4148代替，VD1、VD2应为高频理想BAV70或BAW56。 VD5 任何中等功率二极管（非肖特基）（KD226、1N4001）。 VD4二极管是可选的，只是作者的稳压二极管太低，输出电压没有达到最低8,5V，并且每增加一个直接连接的二极管都会使输出电压增加0,7V。线圈相同与之前的电路 (100...200 µH) 相同。 最终确定万用表开关的方案如图 1.8 所示。 XNUMX.
电池的正极端子连接到万用表的中央轨道环，但我们将该环连接到电池的“+”。 下一个环是开关的第二个触点，它连接到 3-4 个轨道中的万用表电路元件。 电路板另一侧的这些走线必须断开并连接在一起，并与转换器的 +9 V 输出连接在一起。 该环连接到+3 V 转换器电源总线。 因此，万用表连接到转换器的输出，并通过万用表开关打开和关闭转换器的电源。 我们必须面对这样的困难，因为即使负载关闭，转换器也会消耗一些电流（3 ... 5 mA），并且电池将在大约一周内被这样的电流放电。 这里我们关闭转换器本身的电源，电池可以持续几个月。 由可维修部件正确组装而成的设备不需要进行配置，有时只需使用电阻器 R7、R8（充电器）和齐纳二极管 VD3（转换器）来调节电压。
该板具有标准电池的尺寸，并安装在适当的隔间中。 电池放在开关下面，通常有足够的空间，必须先用几层电工胶带或至少用胶带包裹。 要连接万用表盒中的充电器连接器，您需要钻孔。 不同 XS1 连接器的引脚排列有时会有所不同，因此您可能需要对电路板进行一些修改。 为了使电池和转换板不会在万用表内“悬挂”，需要用外壳内的东西压住它们。 作者：Koshkarov A.P.、Koldunov A.S.
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