Преобразувател на напрежение за управление на варикапи
Част III

     След публикуваните две схеми на преобразуватели на напрежение за варикапи, моите опити да търся и други подобни интересни решения продължиха. Така попаднах на още два преобразувателя, единият от които, изключително елементарен, реализиран с два транзистора и познатата ни схема за умножение на напрежението, показана в Част II. Вторият преобразувател е реализиран с класическата интегрална схема – таймер "555" в различни производствени изпълнения. Възможностите на последната като мултивибратор се използват при преобразуването на захранващото напрежение в по-високо, което може да се използва за управление на варикапи. Тоест, и в двата варианта, които ще видите по-долу няма нищо ново и нищо особено, освен начина на използване и стабилизацията на изходното напрежение.

    Но нека да представя реализациите в реда, в който изложих по-горе:

    Тази схема не се различава по принципа си на работа от разгледаната вече в Част II. Разликата е в изпълнението на генератора. Тук той е реализиран с два транзистор Т1 и Т2, докато в предходната, с интегралната схема CD4011 / TC4011 или друга от серията 4011. Групата на диодния умножител и филтъра в захранването са същите. Монтажа съм извършил на мини печатна платка, която съм поместил в екран от диодния детектор на стар руски радиоприемник. Поради малкия размер, съм съкратил диодния умножител до D1-D4, без D5, D6. Идеята, която исках да реализирам беше да отделя в екран онези елементи, които са свързани с работата на генератора, а след това да направя друга платка за управление на варикапите, като този модул монтирам на нея, по подобие на вече показаните преобразуватели в Част I и II на едноименните статии.

    И за тази схемичка се препоръчва използването на GE (германиеви) диоди, но аз изпробвах и с бързодействащи силициеви и резултатът беше същият. Практическата реализация не представлява трудност – просто нареждате елементите на генератора, захранвате го с напрежение 5-10 V, свързвате осцилоскоп към долния край на кондензатора С1 само за да се убедите, че има генерации, след което продължавате да монтирате елементите на умножителя. Тук отново искам да отбележа, че приложената от мене платка няма да може да използвате без преработка, тъй като е предназначена за екраниран модул, който едва ли ще намерите някъде. А също така, в него е монтирана част от цялата схема, както детайлно описах по-горе.

    Но ето няколко снимки, които визуализират реализацията:

 

    Този преобразувател на напрежение е простичък за изпълнение с редица компромиси, като един от тях е липсата на стабилизация на изходното напрежение за управление на варикапите. Това може да се избегне като самият преобразувател се захрани с интегрален стабилизатор за 5 V или 9 V. Или да включите на изхода ценеров диод със изискваното напрежение за стабилизация. В моя случай, аз съм използвал ценеров диод за 13 V, BZX55C13 и ток на стабилизация 1-3 mA.

    Ето някои интересни параметри – консумирания ток от модула (с ценеров диод) при захранване 5V е 3mA, а при захранващо напрежение 9V е 7 mA. С избрания от мене ценер, обхватът на работното напрежение, в което съм получил стабилно изходно напрежение за управление на варикапи е от 4,75 V до 10 V. В този интервал флуктуациите на изхода са от порядъка до 25 mV, което е пренебрежимо малко.

    На снимките горе виждаме практическото изпълнение на преобразувателя, както и металната кутийка, в която е поместен. Кутийката е с пластмасово дъно предпазващо платката от късо съединение при допир и няколко отвора, които още при разработване на печатната платка съм съобразил с геометрията й за да ги използвам за осъществяване на външната комуникация на модула към допълнителните елементи за настройка. Например: изводи за входно и изходно напрежение.

    Заключението от този експеримент е, че въпреки мини размера, добрата екранировка, общата консумация е доста по-висока спрямо реализираните преди други два преобразувателя. Но при напрежение на захранването от 5V, използването му е оправдано, тъй като консумирания ток е под 3 mA (по-точно: 2,8 mA).

    Така преминах към следващия експеримент с известния таймер с интегрална схема 555. Реших да използвам една от функциите, за които е предназначен, а именно – astable multivibrator, добре описана в приложената литература.

    NE555 е основата на следващия преобразувател на напрежение, работеща в генераторен режим (поредица от правоъгълни импулси). Подробно описание на схемата няма да давам предвид на многобройната литература с този прочут таймер, произвеждан почти от всички световноизвестни производители.

    Принципната схема също "изкопах" от интернет от следния линк: http://kazus.ru/shemes/showpage/0/1075/1.html

    Таймерът работи на честота около 40kHz, като задаващ генератор за превключващия транзистор и дроселът в колектора му. Именно тези два елемента създават високоволтови импулси, които попадат на еднополупериодния изправител с диода D3, след който изправеното напрежение се филтрира от R-C групата C2, R4, C3, C7, а необходимото стабилизирано напрежение за варикапите се получава чрез ценеровия диод D2. Както и преди, отбелязвам, че за конструираните от мене УКВ блокове, беше необходимо напрежение за управление на варикапите не повече от 10-12V, което определи и типа на използваните ценерови диоди. За да намаля консумацията на ток (и да спестя батерийното захранване) избрах ценер с малък ток на стабилизация, приблизително 1-3mA.

    И в тази принципна схема съм включил филтърна група в захранването с елементите C5, L2, C6, която на платката, която съм включил към статията липсва. Друга особеност е използването както при описания по горе преобразувател на екран от детектор на руски приемник, който едва ли ще намерите, но може и да пропуснете, ако преобразувателя е по-далече от входа на радиоприемника, ако той е с АМ обхват.

    За разлика от описаната по-горе схема на преобразувател, при тази в печатната платка съм предвидил ценеров диод в изхода. И при този модул платката е предвидена за екраниране в същата метална кутийка и като добавим като външни елементи филтърната група в захранването се "спасяваме" от ненужните и дразнещи шумове, продукт на хармониците, получени в следствие на генератора.

    Захранващото напрежение се определя от спецификациите на интегралната схема, тоест в пределите на 4,5-15 V. Но все пак трябва да се съобразяваме и с техническите характеристики на другия активен елемент, транзисторът 2N2222. По-високите захранващи напрежения натрупват по-висок заряд в дросела и в такъв случай е желателно Т1 да бъде високоволтов маломощен транзистор, като в оригиналната схема се използва BFX34. Но за предназначението на модула в моите конструкции това изискване не беше необходимо, тъй като захранването е в порядъка 5-10 V.

    Тази схема, обаче, беше със сериозна консумация на ток, над 50 mA, транзисторът грееше и се наложи да потърся от какво естество е проблема. Така стигнах до извода, че трябва преди всичко да огранича колекторния ток на Т1 и естествено увеличих активното съпротивление на дросела, като сложих индуктивност със значително по-висока стойност – 39 mH. Разликата веднага се видя: консумацията спадна значително до търсените от мене няколко милиампера, но изходното напрежение за управление на варикапите също спадна до 8,75 V. От друга страна, като се има предвид, че управлението на варикапите, които бях избрал е в този интервал, може да се запази. Но ето и вида на сглобения модул:

    Като цяло, не бях доволен от резултата, постигнат с таймера NE555, но не се отказах просто "ей така". Както казах в началото на тази поредица от статии за преобразуватели на напрежение, в тяхната основа е генератора (мултивибратор), чиито импулси се изправят и умножават до необходимото на изхода напрежение. Ето защо реших, че мога да използвам генераторната част от тази схемичка, тоест мултивибратора с NE555 без останалите елементи. Диодният умножител вече ви е известен от разгледаните вече принципни схеми на преобразуватели. Освободих платката от излишните елементи, остави върху нея само таймера и добавих необходимите за целта два кондензатора и три диода. Така се получи традиционната схема на преобразувател, която ще видите на следващата схема:

    Реализираният модул "тръгна" веднага. Консумирания ток при захранващо напрежение до 4,75 V вече беше само 2,8 mA, което отговаряше на моите предварителни изисквания с цел поместване в батериен радиоприемник. Изходното напрежение за управление на варикапите при стабилитрон с напрежение 7,5 V оставаше стабилно между 5,5 V и 9 V, което ме подсети, че с добавянето на още една диодно-кондензаторна група този обхват може да се разшири. Но това ще оставя за любителите на изживявания. На следващата снимка може да видите експерименталната "установка":

    След като завърших експериментите с интегралния таймер NE555, останах разочарован от получените резултати: значителен ток на консумация в първия случай, който контрастираше на моите изисквания за захранване от батериите на радиоприемник и ненужна преработка на печатната платка за втората "модернизация". Ето така се отказах от използването на таймера. В интерес на истината, би следвало да спомена и няколко добри думи, а именно модернизираната схемичка работеше така, както всички други мултивибраторни модули, реализирани до сега и осигуряваше необходимото стабилизирано напрежение за управление на варикапите за моите цели. Но-о-о-о, просто меракът ми мина с добавянето на двете диодно-умножителни групи и прекратих експеримента.

    В приложения архив предлагам всички необходими материали и литература, която съм използвал за реализацията на преобразувателите, описани в тази статия.


Литература:

1. Конденсаторные преобразователи напряжения (18 схем)
2. Преобразователь напряжения на таймере 1006ВИ1, 12/30 вольт
3. Timer 555 [zip,pdf][1,1mb]

 

Валери Терзиев
3 юли 2015 година