Не 555 для запитки от 1.5 вольт. Изготовление трансформатора преобразователя напряжения

В этой статье мы рассмотрим повышающий преобразователь напряжения, в иностранных источниках обычно называемый «Joule Thief» для питания сверхяркого светодиода от одной батарейки 1,5 Вольта.

Как известно, обычный сверхяркий белый или синий светодиод требуют для своего питания не менее 2,7 В, и поэтому в фонарик, который работает на таких светодиодах ставят 3 батарейки по 1,5 Вольта, я думаю это знает каждый у кого есть светодиодный фонарик, и это вызывает некоторое неудобство, так как нужно покупать каждый раз по 3 штуки пальчиковых батареек, а это довольно затратно. Преобразователь же, который мы предлагаем Вам собрать очень простой, дешёвый, прост в изготовлении и сборке и позволит питать светодиод или группу светодиодов всего от одной батарейки 1,5В. Причём он сможет высосать из батарейки все соки, ведь преобразователь со светодиодом продолжает работать даже при напряжении около 0,4 Вольта! Что позволит запитать фонарик даже от севшей батарейки, которая уже не работает в других устройствах. В предыдущей статье про работающий на воде мы как раз и использовали подобный повышающий преобразователь.

Инструменты и детали:

Ферритовое тороидальное кольцо (можно взять от нерабочей экономной лампочки КЛЛ);
Старая батарейка;
Белый яркий светодиод (можно взять от фонарика, можно даже взять весь модуль светодиодов);
NPN транзистор — 2N3904 или 2N2222, 2N4401;
Резистор на 1 кОм (на импортном будут полоски таких цветов и в таком порядке – Коричневая-Черная-Красная);
Тестер батареек (не обязательно);
Олово, припой, паяльник, друг который умеет паять =);
Медная одножильная проволока в лаковой или ПВХ изоляции;
Держатель для батарейки.

Как сделать повышающий преобразователь для светодиода «Joule Thief» своими руками, подробная инструкция:

Нам нужно будет собрать повышающий преобразователь напряжения по такой схеме:

Намотка тороидального трансформатора.

Нам нужно будет два одинаковых по длине провода, снимите на их концах изоляцию, примерно на пол сантиметра. Смотайте оба конца проводков вместе и для большей надёжности пропаяйте. Просуньте эти концы через кольцо немного и затем другими концами начинайте мотать обмотку виток к витку, следите затем, чтобы эти два провода не перекручивались между собой, а шли бок-о-бок вместе. Мотайте пока не закончится свободное место на кольце и все 4 конца не окажутся вместе. Чем больше витков сможет уместить кольцо тем лучше но всё зависит от толщины провода и диаметра кольца. Отрежьте лишнюю часть проволоки оставив около 2 сантиметров для дальнейшей пайки.

Ещё один вариант намотки трансформатора для повышающего преобразователя напряжения и который я рекомендую находится в статье про работающий на воде.

Припаяйте резистор к одному из концов которые остались не спаянными резистор на 1 кОм.

Припаяйте транзистор как показано на картинке (обратите внимание что плоская часть транзистора вверху, а выпуклая внизу, это важно так как выводы транзистора нельзя менять местами). Коллектор транзистора (Collector) припаян к другой свободной одинарной обмотке трансформатора. База транзистора (Base) припаяна ко второму концу резистора, а эмиттер припаян к отдельному проводку который будет подключаться к минусу батарейки.

Припаиваем светодиод, для этого нужно сперва выяснить где находится у него анод (плюс) и катод (минус), если светодиод новый то можно легко понять по длине его ножек, длинная это анод (+), а та, что покороче катод (-). Также если посмотреть светодиод на просвет то тот контакт который будет выглядеть более массивным по сравнению со вторым то это будет катод. Итак, мы выяснили где что и теперь припаиваем анодом к коллектору транзистора, а катодом к эмиттеру.

Проверяем тестером насколько близка к смерти наша старая батарейка, главное подобрать такую, чтобы была ещё немного жива. Для проверки схемы всё же желательно под рукой иметь новую батарейку.

Пришло время проверить на работоспособность нашу схему! Для этого, провод, который идёт от эмиттера транзистора подключим к минусу батарейки, а те 2 скрученных вместе провода трансформатора к плюсу батарейки и всё, наш повышающий преобразователь напряжения для питания светодиода от одной батарейки 1,5 В заработал! Также, чтобы не держать батарейку пальцами постоянно советуем припаять держатель батарейки.

Предлагаю вашему вниманию схему преобразователя напряжения, который можно применять для разных целей, мне нужен был повышающий преобразователь напряжения для питания светодиодов. Данный преобразователь увеличивает напряжения с 1,5 вольт до 7 вольт, без нагрузки напряжение доходит до 12-15 вольт. При подачи напряжения на схему величина тока будет резко нарастать до тех пор, пока транзистор Q2 не перейдет в режим насыщения, после чего увеличивается напряжение на коллекторе этого транзистора, что приведет к повышению напряжения на резисторе R2, после чего закроется транзистор Q1, а затем и Q2. Стабилитрон поддерживает напряжение на уровне 15 вольт, стабилитрон в схеме я нарисовал на 15 вольт т.к. без нагрузки напряжение доходит почти до 15 вольт, можете поставить на 12 вольт.

Схема преобразователя:

В качестве нагрузки применены 3 светодиода по 2 вольт каждый, конденсатор С1 можно поставить на большую емкость, вплоть до 100 мкФ, работа схемы и ее КПД будет сильно зависеть от диода Шоттки и от дросселя L1, дроссель не желательно ставить меньше чем 200 мкГн или больше 300 мкГн.

Ниже в архиве имеется проект в протеусе, можете проверить работоспособность схемы, для примера можно прицепить на выход цифровой вольтметр и померить напряжение, в моем случае как уже говорилось вышло около 7 вольт:

Если верить протеусу, увеличив напряжение на входе, скажем до 5 вольт, мы получаем на выходе аж 25 вольт, только стабилитрон нужно будет временно убрать или заменить на другой. К сожалению выходной ток я замерить не успел, схему делал для друга, делали ему велоподсветку.

У кого нет программы , ниже можете посмотреть видео работы схемы

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
Q1	Биполярный транзистор	BC556	1		В блокнот
Q2	Биполярный транзистор	BC546	1		В блокнот
D1	Диод Шоттки	10MQ060N	1		В блокнот
D2	Стабилитрон	1N4744A	1		В блокнот
С1	Электролитический конденсатор	10 мкФ	1	до 100 мкФ	В блокнот
R1	Резистор	820 Ом	1		В блокнот
R2	Резистор	100 кОм	1		В блокнот
R3	Резистор	240 кОм	1		В блокнот
L1	Дроссель	280 мкГн	1

Среди радиолюбителей и профессионалов цифровые мультиметры имеют большую популярность благодаря их многофункциональности. Для их питания применена, как правило, девяти вольтова батарея «Крона», имеющая заметную саморазрядку, небольшую емкость и более высокую цену в сравнении с другими элементами.
Предлагаемое устройство питания цифрового мультиметра от одного элемента АА напряжением 1,5 вольта, позволит избежать указанных недостатков в работе и упростить эксплуатацию прибора.

В интернете предлагается много различных схем для преобразования напряжения 1,5 в 9 вольт. Каждая имеет свои плюсы и минусы. Данное устройство изготовлено на базе схемы А. Чаплыгина, опубликованной в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42) .
Отличием данного варианта исполнения преобразователя, является расположение элемента питания и преобразователя напряжения, в крышке футляра мультиметра, вместо создания компактного блока питания устанавливаемого вместо батареи «Крона». Это позволяет в любой момент, без разборки прибора, заменить элемент АА, а при необходимости отключить преобразователь (разъем Джек 3,5) с автоматическим включением резервной батареи «Крона» расположенной в своем отсеке. Кроме того, при изготовлении преобразователя напряжения, нет необходимости в миниатюризации изделия. Быстрее и проще намотать трансформатор на кольце большего диаметра, лучше теплоотвод, свободнее монтажная плата. Такое расположение узлов в крышке футляра не мешает работе с мультиметром.
Данный преобразователь может быть выполнен в любом подходящем корпусе и использоваться в самых разнообразных устройствах, где требуется питание от девятивольтовой батареи «Крона». Это мультиметры, часы, электронные весы и игрушки, медицинские приборы.

Схема генератора преобразователя напряжения

Предлагается повышающий инвертор постоянного напряжения, имеющий хорошие выходные данные с минимумом входящих элементов. Схема представлена на рисунке.

На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через вторичные обмотки трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью + 9 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя до 80... 85 % .
Вместо выпрямителя высокочастотного напряжения используются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. При этом величина тока базы становится пропорциональной величине тока в нагрузке, что делает преобразователь весьма экономичным.
Другой особенностью схемы является срыв колебаний в отсутствие нагрузки, что автоматически может решить проблему управления питанием. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется. Преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать и выключаться, когда нагрузка будет отключена.
Но так как в большинстве современных мультиметров введена функция автоматического отключения питания, для исключения доработки схемы мультиметра, проще установить выключатель питания преобразователя.

Изготовление трансформатора преобразователя напряжения

Основой генератора импульсов является трансформатор Т1.
Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К20х6х4 или К10х6х4,5 из феррита 2000НМ. Можно взять кольцо из старой материнской платы.

Порядок намотки трансформатора.
1. Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.
Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку и не повредил свою изоляцию, желательно притупить острые кромки ферритового кольца мелкозернистой шкуркой или надфилем.
Намотать изоляционную прокладку на кольцевой сердечник для исключения повреждения изоляции провода. Для изоляции кольца можно использовать лакоткань, изоленту, трансформаторную бумагу, кальку, лавсановую или фторопластовую ленту.

2. Намотка обмоток трансформатора с коэффициентом трансформации 1/7: первичная обмотка – 2х4 витка, вторичная обмотка – 2х28 витков изолированного провода ПЭВ -0,25.
Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два провода. Складываем пополам провод отмеренной длины и сложенным проводом начинаем плотно наматывать на кольцо нужное количество витков.

Для исключения повреждения изоляции провода при эксплуатации, по возможности, применить провод МГТФ или другой изолированный провод диаметром 0,2-0,35 мм. Это несколько увеличит габариты трансформатора, приведет к образованию второго слоя обмотки, но гарантирует бесперебойную работу преобразователя напряжения.
Вначале мотаются вторичные обмотки lll и lV (2х28 витков) цепи баз транзисторов (см. схему преобразователя).
Затем на свободном месте кольца, так же в два провода, мотаются первичные обмотки l и ll (2х4 витка) цепи коллекторов транзисторов.
В итоге, после разрезки петли начала обмотки, у каждой из обмоток будет 4 провода - по два с каждой стороны обмотки. Берём провод конца одной половины обмотки(l) и провод начала второй половины обмотки (ll) и соединяем их вместе. Аналогично поступаем со второй обмоткой (lll и lV). Должно получиться примерно следующее: (красный вывод – середина нижней обмотки (+), черный вывод – середина верхней обмотки (общий провод)).

При намотке обмоток, витки можно закрепить клеем «БФ», «88» или цветной изолентой обозначающей разным цветом начало и конец обмотки, что в дальнейшем поможет правильно собрать обмотки трансформатора.
При намотке всех катушек нужно строго соблюдать одно направление обмотки, а также отмечать начало и конец обмоток. Начало каждой обмотки помечено на схеме точкой у вывода. При несоблюдении фазировки обмоток генератор не запустится, так как в этом случае нарушатся условия необходимые для генерации. Для этой же цели, как вариант, возможно использовать два разноцветных провода от сетевого кабеля.

Сборка преобразователя напряжения

Для работы в преобразователях небольшой мощности, как в нашем случае, подойдут транзисторы А562, КТ208, КТ209, КТ501, МП20, МП21. Возможно придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения эмиттер-база. То есть, максимально-допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя.
С целью уменьшения помех и стабилизации выходного напряжения преобразователь дополнен узлом из двух электролитических конденсаторов (для сглаживания пульсаций напряжения) и интегрального стабилизатора 7809 (с напряжением стабилизации 9 вольт) по схеме:

Преобразователь собираем согласно схеме и паяем все входящие элементы на текстолитовой плате вырезанной из универсальной монтажной платы, продающейся в радиотоварах, методом навесного монтажа. Размеры платы выбираются в зависимости от размеров выбранных транзисторов, получившегося трансформатора и места установки преобразователя. Вход, выход и общая шина преобразователя выведены гибким многожильным проводом. Выходные провода, с напряжением +9в, заканчиваются разъемом Джек 3,5 для подключения к мультиметру. Входные провода подключены к кассете с установленной батареей 1,5 вольта.

Проверяем правильность сборки преобразователя, подключаем батарею и проверяем прибором наличие и величину напряжения на выходе преобразователя (+9в).
Если генерация не возникает и напряжения на выходе отсутствует, проверьте правильность подключения всех катушек. Точками на схеме преобразователя отмечено начало каждой обмотки. Попробуйте поменять местами концы одной из обмоток (входной или выходной).
Преобразователь способен работать и при уменьшении входного напряжения до 0,8 – 1,0 вольта и получить напряжение 9 вольт от одного гальванического элемента напряжением 1, 5 В.

Доработка мультиметра

Для подключения преобразователя к мультиметру, необходимо найти внутри прибора свободное место и установить там гнездо для штекера Джек 3,5 или аналогичного имеющегося разъема. В моем мультиметре M890D свободное место нашлось в углу, слева от отсека для батареи «Крона».
В качестве футляра для мультиметра используется футляр от электробритвы.

Подготовил: Смирнов И.К.

Во первых, я аккуратно разогнул завальцованный край задней части корпуса батарейки. В углах осторожно отогнул завальцовку используя маленькую отвертку. Удалил секции батареи. А затем в задней стенке диаметром 6 мм просверлил отверстие и вставил стандартное гнездо под "Джек 3,5мм" для зарядки аккумулятора типа АА.

Схема преобразователя напряжения 1,5 - 9 вольт

Известная перефразировка афоризма Леонардо да Винчи: «Всё гениальное – просто», отлично подходит для прототипа нашей схемы которую мы позаимствовали из одного из радиолюбительских журналов:

Наша, схема состоит всего из пяти радиокомпонентов, причем два из них, это ёмкости фильтров. Вместо выпрямителя ВЧ применяются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. Поэтому, значение тока базы пропорционально величине тока в нагрузке, что делает конструкцию весьма энергоэффективной.

C1, C2 – 22µF; VT1, VT2 – КТ209К; B1 – 1… 1,5V

Другой интересной особенностью конструкции генератора можно считать срыв колебаний в отсутствие подключенной нагрузки, что на 100% решает проблему эффективного управления питанием.

Трансформатор TV1 изготовлен из кольцевого магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2, на котором намотаны обмотки III и IV содержащие по 28 витков медного провода диаметром 0,16мм, а I, II по 4 витка - 0,25мм. (Намотка трансформатора своими руками)

Вначале наматывают вторичные обмотки III и IV. Их нужно намотать одномоментно в два провода. Витки фиксируем клеем, «БФ-2» или «БФ-4». Затем, точно так же в два провода, наматывают первичные обмотки.

Схема собрана с помощью навесного монтажа, монтажной нитью связаны между собой транзисторы, конденсаторы и самодельный трансформатор.

Настройка схемы. Для установки заданного уровня выходного напряжения, может потребоваться подборка количества витков, чтобы при напряжении на аккумуляторе ААА в 1,0 Вольт, на выходе преобразователя было 7 Вольт. При этом минимальном напряжении, в мультиметре начинает мигать индикатор разряда батареи.

Если вместо КТ209К применены транзисторы другого типа, тогда подстраиваем количество витков вторичной обмотки самодельного трансформатора. Это происходит из-за разного падения напряжения на p-n переходах у разнотипных полупроводников. Я собрал эту конструкцию на транзисторах КТ502 при "родных" параметрах трансформатора. Выходное напряжение при этом упало где-то на вольт.

Финальная сборка преобразователя напряжения 1,5 - 9 вольт

Перед окончательным этапом сборки конструкции, все радиокомпоненты соединил гибким многожильным проводом, и проверил работу схемы. Для защиты от КЗ, импульсный преобразователь со стороны контактов заизолирован герметиком.

Далее всю эту конструкцию поместил в корпус от батарейки «Кроны». Чтобы передняя крышка с разъёмом не проваливалась внутрь, между ней и задней стенкой вставил пластинку из целлулоида. После чего, заднюю часть зафиксировал клеем

Для зарядки аккумуляторной "Кроны" изготовить простой переходник со штекером типа Джек. На другой стороне кабеля, для снижения риска КЗ, использовал стандартные приборные гнезда, имеющиеся в радиолюбительском хламе.

http://www.texnic.ru

Давно мечтал изготовить преобразователь напряжения 1,5 - 9 вольт «Крона» из аккумулятора ААА для цифровых мультиметров. В роли корпуса для самодельного преобразователя я решил взять корпус от старой батареики типа «Крона».

C1, C2 – 22µF; VT1, VT2 – КТ209К; B1 – 1… 1,5V