Преобразувател на напрежение за управление на варикапи
/kn34pc.com/конструкции/...

Част I
Част II
Част III
Част IV

Част I

Нека да започна разказа си как възникна идеята за тази серия конструкции на преобразувател на напрежение за управление на варикапи.

Още докато подготвях преработката на УКВ блока на руския преносим радиоприемник "Меридиан-210", ми направи впечатление интересното решение за настройка в оригинала. Всъщност, АМ частта беше реализирана по класическия метод за настройка чрез променлив кондензатор, докато УКВ блока беше реализиран с електронна настройка, което даваше допълнителните възможности за избор и запаметяване на три фиксирани честоти от ЧМ диапазона. Поради това настройките се извършваха чрез варикапи, в случая КВС111, управлявани от отделен източник на напрежение от 15-17 V.

Аз не "изкопирах" идеята 1:1, а я доразвих, като реших да променя конструкцията на друг култов радиоприемник от времето на възхода на съветската радиоиндустрия - познатите у нас ВЕФ-12/201/202/204/206. Целта ми беше да заменя променливия кондензатор с подходящи варикапи и да добавя УКВ блок с електронна настройка. Естествено за тази цел ми беше необходим допълнителен източник на напрежение за управление на варикапите, които също бяха обект на щателен избор, а именно да се управляват с възможно по-ниско напрежение, например до 15V. Но-о-о подробности ще разкажа на по-късен етап. Тази идея беше еволюция на промените, които направих малко преди това, като "имплантирах" УКВ блок с променлив кондензатор, чиято АМ секция имаше приблизително същия капацитет както оригиналния, което описах в статията "Радиоприемник FM-AM върху шаси от ВЕФ - Част III и IV".

Ето така стигнах до интернет "проучване" за подходящи схеми на преобразувател на напрежение с приблизително следните предварителни изисквания:

    1. обхват на захранващото напрежение: 5-10 V, за да може да се използва с батерийното захранване на радиоприемника, в общия случай батерии за 6 V или 9 V.
    2. стабилизирано изходно напрежение: 14-17 V за управление на варикапи.
    3. ниска консумация на ток от батериите: до 5-6 mA.

Като за начало реших да улесня задачата като си закупя готов DC-DC конвертор. Така попаднах на сайта www.zahranvane.com, от който закупих DC-DC повишаващ модул МТ3608, който удовлетворява горните изисквания. Оказа се, че има изключителна стабилност на изходното напрежение при промяна на входното в огромен обхват, докато за моите цели изискването в т. 1 беше достатъчно. Ето как изглежда мини конвертора:

Удобството е изключително. Свързването към основната схема е лесно, бързо и просто. Подадох на входа напрежение от стабилизатора на известната ви вече схема от цитираната по-горе статия (4,8 V), настроих изходното напрежение на 14 V и включих радиото. Но се оказа, че генераторът излъчва шумове твърде силно, хармониците покриват почти целия АМ обхват от ДВ и СВ вълни.

Ето така се отказах от този вариант и се замислих дали не е по-добре да направя сам един подобен преобразувател. Затова се върнах отново към схемното решение, което руските конструкции са използвали в радиоприемник "Меридиан-210". (Тук е мястото да отбележа, че експортната версия е с модел "Меридиан-212" с УКВ обхват в диапазона 88-108 MHz). Преобразувателя удовлетворява горните три изисквания, а ето и неговата принципна схема:

Основата на преобразувателя е блокинг-генератора, реализиран с транзистора Т4, трансформатора и пасивните елементи С3, С4, С8 и R4. Ако хвърлите един поглед върху схемата, ще забележите, че блокинг-генератора може да бъде напълно отделен от останалата част и може да работи самостоятелно, захранен с напрежение 3 V. Хитрото решение в цялостното изпълнение на тази схема е във факта, че част от изходното напрежение се връща през стабилизатор (Т2) към типична схема на регулируем стабилизатор на напрежение - Т1 и Т5. Точно тези транзистори гарантират точността на изходното напрежение с флуктуации до 20 mV, като подават на емитера на транзистора Т4 стабилно захранващо напрежение +3 V. Най-трудната част от реализацията на схемата е трансформатора. А най-труднодостъпната част е феритния топфкерн, който намерих с доста търсене по интернет магазините. Феритът е с Ф =1 4 мм и µ = 2000. Първичната намотка има 40 навивки, а вторичната, която е разделена на две части, съответно 5-6 са 80 навивки, а 6-2 са 160 навивки. И за трите намотки проводникът е ПЕЛ d = 0,1 мм. Точките маркират посоката на навиване или поне редът на свързване на изводите. Това е изключително важно ако искаме генератора да проработи. В оригиналния преобразувател на "Меридиан" феритния топфкерн е с диаметър 11 мм. И видимо проводникът е по-тънък, около 0,06-0,08 мм.

Диодите в двата еднополупериодни изправители са избрани германиеви, като за онези години (1977-1978 г.) те са били най-доброто решение за високочестотни диоди. Сега могат да бъдат заменени и с редица други ВЧ диоди, включително силициеви или Шотки, стига пробивното напрежение на прехода да е по-високо от 40 V. Флуктуациите на изходното напрежение може да бъдат намалени до два пъти, ако паралелно на филтърния кондензатор С2 се включи електролитен със стойност 4,7-10 µF. Приложил съм два графични оригинала на печатни платки, като във втория тези елементи са предвидени. След практическата реализация на схемата и направените измервания, установих, че напрежението на базата на Т2, който играе ролята на стабилизиращ елемент не е както указаното 4 V, а близо 8 V, без това да повлияе на работата й. Чрез този преобразувател получих стабилно напрежение от 19 V за управление на варикапи.

На следващите снимки може да видите сглобен модула на преобразувателя на напрежение за управление на варикапи:

Преобразувателят е готов, напреженията са измерени и остава да го изпробваме в реални условия, тоест да го включим към батерийното захранване на радиоприемника, така както направих с фабричния DC-DC модул. Включих го и-и-и-и отново - разочарование. Излъчванията на блокинг-генератора създаваха шумове по целия АМ обхват, разбира се в много по-малка степен, тъй като сам по себе си феритния топфкерн е "затворен" трансформатор и може да се счита за екран. Наложи се да търся източника на шума. Естествено като за начало, "напъхах" преобразувателя в стар екран от някакъв модул, но разликата не беше драстична. И едва тогава започнах да мисля. Оказа се, че мисленето помага. Следвайки логиката на разпространение на генерираните импулси стигнах до извода, че модулът не е изолиран по захранване, тоест няма филтри в захранващата шина. Съвсем експериментално за да потвърдя това съждение, взех една каква да е масивна бобина от дросел и я свързах към положителния полюс, след което отново захраних схемата и o-о-о-о! чудо - шумът драстично спадна! Така осъзнах ползата от предварителното обмисляне на една конструкция.

След като установих причината за проблема и начина за неговото решаване, направих експеримент с няколко филтърни бобини с различна индуктивност, докато постигнах пълно потушаване на шумовете, които се разпространяваха по захранването. В показаната по-горе принципна схема филтърните бобини (дросели) не са отразени, в печатните платки, също. Но аз горещо препоръчвам тяхното използване. А ето как изглежда захранването на схемата с тях:

Тоест, единствено е добавена индуктивността L1, 47 mH като (дросел) филтър в захранването на преобразувателя. Разбира се коефициента на филтрация може да се увеличи като и към левия и към десния край на бобината се включат спомагателни кондензатори по 47-100 nF. Тъй като в моята конструкция, както на приемника, така и на този модул, такива кондензатори има, допълнителни не съм включвал, но на схемата в дясно това включване е илюстрирано. И накрая се оказа, че за изчистване на паразитния шум са необходими както екран, така и филтър в захранването. На моята конструкция, екрана и бобината L1 липсват. А ето окончателния монтаж:

Архив [zip,pcb,spl7][10kb]

Забележка: Бобината L1 не е включена в приложените файлове на печатни платки.

***

Част II

След като направих подходящ преобразувател на напрежение за управление на варикапи, с които да се извършва настройката на АМ и ЧМ обхватите на преносим радиоприемник, любопитството ме накара да се "поровя" още в богатството на съвременния интернет и да потърся и други подобни решения.

Попаднах на много интересна принципна схема, в която тежкият за изпълнение елемент от статията ми в Част I, трансформаторът на тяло от топфкерн, липсваше. Блокинг-генераторът е заменен с обикновен мултивибратор с цифрова интегрална схема CD4011. Предимството на тази интегрална схема е широкият обхват на захранващото напрежение, което в оригиналната схема е 6-9V, а с промяната само на 2-3 елемента може да се постигне напрежение 5-10 V, което беше и моята цел. Както и в първата статия, трябваше да се съобразя с батерийното захранване на преносимите радиоприемници, които в по-голямата си част се захранват с четири или шест батерии от 1,5 V.

Оригиналът на тази принципна схема може да разгледате в приложените файлове.

За разлика от оригиналната принципна схема, аз съм променил стойностите на RC веригата на генератора, като съм запазил честотата му. Тази промяна няма никакво отношение към работата на генератора и беше предизвикана от факта, че не намерих резистор със съпротивление 680 kΩ. Стойността на кондензатора след промяната би следвало да бъде 49 pF, а аз съм използвал най-близката фабрична стойност 47 pF (51 pF). Но ето и схемата на преобразувателя на напрежение за варикапи с интегрална схема CD4011:

Друго "нововъведение" е ценеровия диод на изхода на преобразувателя, с който постигнах желаното напрежение за управление на варикапите. Той трябва да бъде маломощен и с възможно най-малък ток при стабилизация. Искам да припомня защо - целта е консумацията на преобразувателя да бъде минимална за да не утежнява захранването с батерии. В оригиналната схема се използва p-n прехода на най-популярния руски транзистор КТ315Б. Но тази стабилизация не е достатъчно ефективна при широки граници на промяна на захранващото напрежение, например изходното напрежение за управление на варикапите се променя с 0,5V, а това е недопустимо при електронната настройка.

Още едно "нововъведение" представлява филтърната група в захранването, изпълнена с С9, С10 и L1, с която съм постигнал минимално влияние на хармониците, създаващи неприятен и вреден за АМ шум. Забележките и обясненията, свързани с този ефект дадох в Част I от тази серия статии. Но и тук при разработването на печатната платка (макар и в два варианта) не съм предвидил LC филтъра. Аз съм го монтирал на шасито, непосредствено до захранващия извод от печатната платка. Така при практическото изпълнение на схемата съм елиминирал тези недостатъци.

Забележителна е и ниската консумация на устройството: 0,8-3 mA. На практика тя зависи от тока на стабилизация на ценеровия диод, за който по-горе споменах, че трябва да бъде с възможно най-нисък ток на стабилизация. А ето практическата реализация (платка 2):

Архив [zip,pcb,spl7,pdf][714kb]

Устройството не се нуждае от никакви настройки, просто се сглобява и то проработва. Единствено, допълнително се избира ценеров диод, който ще определи максималното напрежение за управление на варикапите, а чрез R2 необходимия ток. И все пак при този избор, би следвало да имате предвид, че ако ценеровия диод не е монтиран и захранващото напрежение е 5 V, то на изхода ще получите напрежение за управление на варикапи със стойност около 20 V, което е напълно достатъчно за покритие на ЧМ диапазона, но в такъв случай ще се наложи захранващото напрежение на преобразувателя да бъде стабилизирано, например с интегрален стабилизатор 78L05. В повечето от моите конструкции аз използвам стабилизатор на 4.8V към който включвам преобразувателя. Възможно е да се извърши регулиране на началното и крайното напрежение за управление на варикапите чрез тример - потенциометри, така както съм показал на схемата на блокинг-генератора, описан в Част I.

Правя тези забележки, тъй като чрез тях могат да се намалят броя на елементите. Например повечето от моите УКВ блокове работят с управляващо напрежение на варикапите между 1 V и 9 V, които граници могат да се определят чрез един ценеров диод за 9 V и тример потенциометър за определяне на долната граница или обратното. Например, аз свързвам един източник на опорно напрежение LM385z1,2, който задава долната граница на 1,234 V, а горната граница постигам чрез тример или директно свързване на ценеров диод за 8-9V, според схемата за която го използвам.

Обръщам внимание, че консумацията зависи изцяло от избрания ценеров диод и неговия токов режим на стабилизация. В приложените материали съм дал характеристиките на руския ценеров диод Д808 и на BZX55C15. Първият е с минимален ток на стабилизация 3 mA, а вторият - 1 mA. Очевидно последният е за предпочитане.

Към статията прилагам печатните платки и литературата, която съм ползвал.

***

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.

***

Част IV

В три поредни статии разгледах моите експерименти с преобразуватели на напрежение. Дори в Част III ви показах разочароващия резултат, който получих при използването на интегралния таймер NE555. Точно това ме амбицира да потърся и други подобни принципни схеми, които да отговарят на техническите изисквания за моите преносими радиоприемници. Така след още няколко часа "ровене" из интернет сайтовете намерих още няколко схемички, но всички те, като че ли, имаха една и съща концепция. Но в един миг попаднах на интересно решение, което виждате на фигурата по-долу. До сега след преобразуването на напрежението, варикапите се управляваха чрез потенциометри, а долната и горната граница на на напрежението се определяха чрез последователно свързани тримери.

Транзисторът Т2 изпълнява ролята на блокинг-генератор, а чрез транзистора Т1 се управлява неговия режим. Изходното напрежение на блокинг-генератора се изправя чрез D3 и през ценеровите диоди се подава на базата на управляващия транзистор Т1. Тази обратна връзка всъщност стабилизира изходното напрежение на преобразувателя. С4 и С5 са всъщност две секции на един променлив кондензатор, свързани в паралел помежду си с цел увеличаване на капацитета. Чрез въртене на оста на променливия кондензатор се променя капацитета му, а заедно с него съотношението на капацитивния делител, който се образува с кондензатора С8. Промяната на това съотношение регулира на изхода желаното напрежение за управление на варикапите. В оригиналната схема захранващото напрежение може да се променя между 3V и 6V докато изходното напрежение остава непроменено в този интервал.

В тази схема трансформаторът на блокинг-генератора е най-трудната част за изпълнение. Използвал съм феритен топфкерн с диаметър D = 14 mm. И двете намотки са навити с меден емайлиран проводник с d=0.1mm, като първичната (колекторната) е от 40 нав., а вторичната 200 нав. Тялото на бобината е двусекционно, което дава възможност двете намотки да се разположат поотделно, макар че надали това е от съществено значение. Аз, лично първо съм навил колекторната намотка, а върху нея вторичната, като съм имал предвид да отвивам съответния брой навивки от вторичната намотка за да постигна конкретно изходно напрежение.

Разбира се, че има и по-безболезнени начини за определянето му, например чрез промяна на режимите на транзисторите, подбор на стойността на напрежението на ценеровите диоди или замяна на единия ценер с резистор, чиято стойност също може да се подбере за да се получи подходящо изходно напрежение. Ценеровите диоди, които използвах са руски с напрежение на стабилизация 12-13 V – Д813, но могат да се използват и други подобни. (Все пак трябва да оползотворяваме частите, които сме събрали през годините). Експериментите, които аз направих имаха за цел да променя интервала на захранващото напрежение 3-6V в обхвата 5-10V за да постигна същите изисквания, необходими за моите конструкции.

Променливият кондензатор е от някой от руските радиоприемник "Сокол", "Селга", "Геолог", "Меридиан". Печатната платка позволява да се монтира променлив кондензатор от японски радиоприемник с подобен максимален капацитет, но ще трябва двете секции да се включат в паралел с мостче тъй като е разработена за руски. Печатната платка е с конфигурация от УКВ-блок за руския радиоприемник "Сокол-308". Използвал съм включително целия екран-кутия, в който съм вместил преобразувателя на напрежение с цел изолиране на паразитните излъчвания (шумове) от генератора. Екранът е изработен от алуминий, а за екраниране на електромагнитни излъчвания на ниски честоти се препоръча стоманен. Но поради липса на такъв, се задоволих с този, който имах под ръка. На схемата горе П-образна филтърна група в захранването не е показана, на печатната платка също липсва, но горещо препоръчвам да я използвате. Данните за нея може да намерите в предходните части от едноименните статии.

В оригиналната схема на преобразувателя се твърди, че същият се захранва с напрежение 3-6 V, в чийто интервал се запазва изходното напрежение. Но на практика не се получи така. Стабилизацията на изходното напрежение беше в много тесен интервал от 2,8V до 3,8 V.

Но веднага искам да опровергая това твърдение – първо, аз навих трансформатора с различен диаметър проводник, с което промених индуктивността на намотките и второ не използвах същите елементи – например вместо Д814Г-Д813. И за да не си помислите, че просто съм захвърлил проекта, продължих да търся начини да се справя с породилия се проблем. В началото ми направи впечатление, че без товар на изхода напрежението достига 40 V при захранващо напрежение 9 V, каквото всъщност аз изисквах. Веднага свързах товар с резистор със стойност 100k, каквато е приблизителната еквивалентна стойност на варикапите и свързаните с тях елементи за управление. Резултатът беше повече от разочароващ – изходното напрежение спадна до 4V при захранване 3 V. А на следващата схема съм отбелязал елементите, към които се насочих:

Очевидно трябваше да потърся друга причина и друг начин за постигане на желаните резултати. Тогава се замислих за влиянието на стабилизиращата група R1, D1, D2 върху общата стабилизация на работа на блокинг-генератора. Оставих на изхода товара от 100k за да имам реална представа за промяната на изходното напрежение, което трябваше да постигна в следващите промени, а на мястото на резистора R1 поставих тример със същата стойност. Разсъждавайки над принципа на работа на схемата, стигнах до извода, че дори и при пълен оборот на тримера и стойност "0" всъщност транзистора Т1 няма да се повреди, защото се запушва. След което, започнах да въртя оста му в посока намаляване на стойността му. Какво беше учудването ми, когато достигнах стойност около 2 kΩ, когато забелязах, че обхвата на захранващото напрежение се променя в по-широки граници и вече беше 3-5 V, а изходното напрежение започна да се покачва. При стойност около 1,5 kΩ схемата заработи като оригиналната, а на изхода измерих напрежение около 21 V. Тогава закачих осцилоскопа за да наблюдавам промяната на ширината на импулсите и честотата на генериране.

Не спрях "изследването" до тук. След като постигнах параметрите, представени в оригиналната схема, реших, че бих могъл да продължа експериментите си до получаване на търсения от мене интервал на захранването 5-10 V. Продължих да намалявам внимателно стойността на тримера, като на изхода оставих включен волтмера, а в процеса променях захранващото напрежение. Така достигнах до стойност на тримера 560 Ω. При тази стойност стабилизацията на изходното напрежение за управление на варикапите се запазваше в интервала 5-10 V на захранването. Но резултатът не беше "идеален", тъй като токът на консумация нарастна на 12 mA. За намаляването на консумацията препоръчвам маломощни ценерови диоди с нисък ток на стабилизация (1-3 mA), но все пак аз постигнах поставената цел.

След като завърших този експеримент, успоредно на товара от 100 kΩ на изхода поставих ценеров диод за 13 V (напрежението за управление на варикапи в повечето от моите конструкции), така както вече съм показвал в предишните статии, а променливия кондензатор замених с постоянен със стойност 10nF за да се доближа до предишните варианти на представените от мене преобразуватели. На последната схема е отбелязан извод във вторичната намотка на трансформатора, който е на 150-тата навивка, но в последствие не се наложи да го използвам. С тези промени аз се отдалечих от идеята, която беше заложена в оригиналната схема, а именно управлението на изходното напрежение за варикапите да бъде чрез промяна стойността на променлив кондензатор. Така С4 и С5 замених с кондензатор от 10 nF, добавих ценер на изхода със стабилизиращо напрежение по-малко от полученото и схемата потръгна. Но подчертавам: промени се нейната същност и се наложи да се откажа от тази промяна. Накрая се върнах към първоначалния вариант - регулиране с променлив кондензатор, запазих на изхода товара с резистор 100 kΩ за да може при промяната на капацитета зарядът в електролитните кондензатори да се променя по-бързо в такт със стойността на променливия кондензатор и премахнах ценеровия диод.

Но ето снимките на модула, изпълнен по оригиналната схема:

Тази интересна по геометрия платка е предназначена за поместване в металната кутия (екран) на УКВ блок от руския радиоприемник "Сокол-308". А ето как изглежда модула, монтиран в нея:

Архив [zip,pcb,jpg,spl7][266kb]

Интересен е резултата от регулирането, което се постига с въртене на оста на променливия кондензатор, като се има предвид, че R1 вече е с подбраната стойност от 560 Ω за да попаднем в захранващия интервал 5-10 V. Според оригиналната схема би следвало да бъде 1,4-20 V, докато реализирания от мене модул се регулира в обхвата 0,8-21 V. Тоест, много близо до оригиналните параметри.

Завършвайки тази поредица от статии, в които описах пет модула (шест с фабричния DC-DC конвертор) за преобразуване на напрежението от батерийно захранване 5-10V на преносим радиоприемник в подходящо по-високо напрежение за управление на варикапи, ми се иска да направя някои обобщения:

1. Като цяло всички представени схемички бяха интересни при реализацията им поради различните и в същото време сходните начини за постигане на целта. Общото в тях е използването на генератор или мултивибратор, а разликите са в начина на осъществяване на повдигането на напрежението и неговата стабилизация.

2. Резултатите от измерванията, с малки разлики, са почти идентични, което от практическа гледна точка означава, че мога да използвам който и да е от тях в бъдеще.

3. Всички се захранват в един и същи интервал от напрежението, но имат различна консумация. От гледна точка за спестяване на батерийното захранване, обаче, по-подходящи са модулите с консумация 3-8 mA.

4. Всички имат паразитни излъчвания от генерациите на мултивибратора, които чрез подходящи П-филтри и екрани могат да се изолират.

5. Най-голяма стабилност на изходното напрежението за управление на варикапите имаше в първите три от тях, особено след включване на стабилизиращ ценеров диод в изхода.


За тези, които проявяват интерес за повече информация препоръчвам да прочетат източника на оригиналната принципна схема на преобразувателя на следния адрес: [12]


Литература:
1. Сервисное руководство радиоприемника "Меридиан-210", 1976 г. [zip.djvu][443kb]
2. Сервисное руководство Радиоприемника "Рига-104", 1973 г. [zip,djvu][711kb]
3. Транзистор КТ315 [zip,jpg][93kb]

4. Экономичный преобразователь напряжения для питания варикапов, 6-9/20 вольт
5. Преобразователь напряжения для питания варикапов
6. Массовая радиобиблиотека, МРБ1172
7. Ценеров диод Д808 [zip,pdf][619kb]

8. Ценеров диод BZX55 [zip,pdf][87kb]
9. Конденсаторные преобразователи напряжения (18 схем)
10. Преобразователь напряжения на таймере 1006ВИ1, 12/30 вольт
11. Timer 555 [zip,pdf][1,1mb]
12. Преобразователи напряжения на коммутируемых и модулируемых конденсаторах

13. Массовая радиобиблиотека б. 1772 / 1992 год. [zip,pdf][486kb]

Валери Терзиев
26 юни 2015 година, доп. 30 юни 2015 година, доп. 3 юли 2015 година,
доп. 6 юли 2015 година, доп. 29 януари 2022 год.