ऊर्जा-गहन पोर्टेबल डिवाइस के लिए एक शक्ति स्रोत डिज़ाइन करें

सभी हेब्रज़िटेल को अच्छा दिन।

यह पोस्ट "इसे स्वयं करें" खंड से संबंधित है और पोषण नियंत्रण की समस्या को हल करने के एक सरल (मेरी राय में) तरीके का वर्णन करता है।

अपने अवकाश के समय, मैं प्राचीन सोवियत टेप रिकॉर्डर इलेक्ट्रॉनिक्स 211 स्टीरियो के मामले में टांका लगाने वाले लोहे के साथ एक हेफ्टी बूमबॉक्स चुनता हूं, कार्य एक पूर्ण इकाई के साथ एक पोर्टेबल इकाई, पर्याप्त उत्पादन ध्वनि शक्ति और काम की अवधि को बाहर ले जाने, जिम में व्यायाम करने और गेराज की आवाज के लिए इकट्ठा करना है। यहां ऐसी आवश्यकताएं हैं जो मैं अपनी शक्ति के लिए एक उपकरण विकसित करते समय आगे रखता हूं:

- कम से कम 1 ए की औसत धारा के साथ मेरे अंतर्निहित डिजिटल 5-वोल्ट डिवाइस के लिए स्थिर शक्ति - एक पुराना पीडीए, खिलाड़ी, और बाहरी डिवाइस भी - यूएसबी और एसडी फ्लैश ड्राइव, हार्ड ड्राइव;
- पावर एम्पलीफायर बिजली की आपूर्ति वोल्टेज 11 से 18 वी तक;
- निरंतर प्रदर्शन के साथ अधिकतम मात्रा में डिवाइस के निरंतर संचालन के लिए स्वायत्त बिजली की आपूर्ति पर्याप्त;
- नेटवर्क से बाहरी बिजली की आपूर्ति 220 वोल्ट;
- वाहन के ऑन-बोर्ड नेटवर्क से बाहरी शक्ति;
- इलेक्ट्रॉनिक पावर प्रबंधन;
- स्टैंडबाय मोड में शून्य बैटरी बिजली की खपत;
- निर्वहन और ऑटो बिजली बंद के बारे में चेतावनी के साथ बैटरी डिस्चार्ज ली-आयन बैटरी का नियंत्रण;
- भागों का चयन, यदि संभव हो तो, अपशिष्ट तत्वों (बूमबॉक्स बॉडी में एक बड़ी अतिरिक्त के साथ स्थान) से।

मेरी राय में, सभी विकास बिंदुओं को सफलतापूर्वक लागू किया गया था, आंशिक रूप से पिछले एक को छोड़कर - मुझे अभी भी एक प्रभावी डीसी-डीसी कनवर्टर मॉड्यूल की खरीद पर $ 6.2 खर्च करना पड़ा, एक और $ 13.2 क्रमशः 4 पीसी बैटरी । और 4 टुकड़ों के लिए $ 2.8 बैटरी बॉक्स । शेष हिस्सों को जले हुए मदरबोर्ड और स्टॉक में प्राचीन सोवियत लोहे से मिलाया गया था।


अब वास्तविक विकास खुद कदम उठाता है।
लेख के पाठ में मैं उपयोग किए गए भागों के पदनामों का संकेत नहीं दूंगा, वे सुविधा के लिए चित्र पर दिए गए हैं।

1. स्वायत्त शक्ति के प्राथमिक स्रोत का विकल्प।
प्राथमिक बिजली स्रोत 4 2500 mAh Li-Ion 18650 बैटरी है जिसमें कोई बिल्ट-इन चार्ज / डिस्चार्ज कंट्रोल नहीं है। 4 अनुक्रमिक रूप से जुड़ी बैटरी की बैटरी चार्ज करने की संभावना के लिए इंटरनेट की खोज के बाद, यह पता चला कि यह कार्य तुच्छ नहीं है, और वास्तव में बैटरी को एक बाहरी चार्जर के साथ अलग से चार्ज करने का निर्णय लिया गया था - इस प्रकार, उनकी सेवा का जीवन अधिकतम होगा। एक बैटरी के लिए, अनुशंसित कट-ऑफ वोल्टेज क्रमशः कम और ऊपरी 2.75V और 4.2V हैं, 4 बैटरी की एक विधानसभा के लिए, निचले कट-ऑफ वोल्टेज 11V होना चाहिए। बैटरी के निर्वहन और चार्ज करने के लिए ऑपरेटिंग नियमों का अनुपालन बैटरी के दीर्घकालिक संचालन को सुनिश्चित करता है, इसलिए आपको किसी भी मामले में उनकी उपेक्षा नहीं करनी चाहिए। एक चार्ज बैटरी का अधिकतम वोल्टेज 16.8V हो सकता है, औसत ऑपरेटिंग वोल्टेज 14.8V है।

2. प्राथमिक पोषण योजना का कार्यान्वयन।
"211 स्टीरियो" टेप रिकॉर्डर में एक जेनर डायोड और एक कंपोजिट एमिटर फॉलोवर की योजना के अनुसार एक स्थिर बिजली आपूर्ति इकाई है, जिसे आसानी से पर्याप्त लोड करंट (आरेख में धराशायी आयत में) के साथ 17V तक समायोजित किया जाता है। बैटरी के साथ श्रृंखला में Schottky डायोड को स्विच करने और सर्किट को सीधे मानक बिजली की आपूर्ति के आउटपुट कैपेसिटर से सीधे कनेक्ट करके 16.8V के अधिकतम संभव बैटरी चार्ज पर बिजली अलगाव और रिवर्स पोलरिटी संरक्षण प्राप्त किया जाता है। मेन्स पावर की अनुपस्थिति में एक बैटरी करंट रिसाव नहीं होता है, क्योंकि पूर्णकालिक स्टेबलाइजर ट्रांजिस्टर के बेस-एमिटर जंक्शन को विपरीत दिशा में स्विच किया जाएगा। कार के लिए एक बाहरी 12 ... 14 वी पावर कनेक्टर को बैटरी सर्किट ब्रेकर में डाला जाता है, जिसके डिजाइन में बैटरी सर्किट ब्रेकर शामिल होता है, जो पावर अलगाव भी प्रदान करता है।


3. बिजली की आपूर्ति के लिए एक प्रमुख तत्व का चयन करें।
एक MTN3302 एन-चैनल उच्च-शक्ति क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर एक प्रमुख तत्व के रूप में एक जला मदरबोर्ड पर पाया गया था। ओपन चैनल का प्रतिरोध 10 मिलीमीटर है, ट्रांजिस्टर 4V और उच्चतर के क्रम के स्रोत के सापेक्ष गेट पर एक वोल्टेज के साथ खुलता है, अधिकतम नाली-स्रोत वोल्टेज 30V है। 27 ओम के भार पर 13 वी के स्विच वोल्टेज के साथ, खुले ट्रांजिस्टर के नाली-स्रोत वोल्टेज गायब हो गया था। इसी तरह के ट्रांजिस्टर किसी भी मदरबोर्ड पर पाए जा सकते हैं।

4. इलेक्ट्रॉनिक पर / बंद लोड और बैटरी निर्वहन नियंत्रण का कार्यान्वयन।
प्राथमिक बिजली आपूर्ति सर्किट के कार्यान्वयन को देखते हुए, कुंजी को वोल्टेज को 11 से 18V तक स्विच करना चाहिए, और नियंत्रण सर्किट भी हैं जो कुंजी के चालू होने पर उपभोग नहीं करेंगे।
संदर्भ वोल्टेज का वोल्टेज स्रोत 11 वी के लिए जेनर डायोड डी 814 जी है, जो श्रृंखला में प्रमुख नाले से बिजली के लिए शमन अवरोधक के साथ जुड़ा हुआ है। एक जेनर डायोड का विकल्प ऑपरेटिंग धाराओं की एक विस्तृत श्रृंखला द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो कम-शक्ति एनालॉग द्वारा प्रदान नहीं किया जा सकता है। शमन अवरोधक पर वोल्टेज की निगरानी एक सिलिकॉन pnp ट्रांजिस्टर द्वारा की जाती है, यदि वोल्टेज शून्य के करीब है, तो ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है और सर्किट स्वयं बंद हो जाता है। नियंत्रण ट्रांजिस्टर ओपन के साथ (जिसका अर्थ है कि आपूर्ति वोल्टेज 11 वोल्ट से कम नहीं है), कुंजी ट्रांजिस्टर के वोल्टेज को उच्च प्रतिरोध प्रतिरोधों के साथ एक विभक्त के माध्यम से कुंजी ट्रांजिस्टर के द्वार तक आपूर्ति की जाती है, जो इसे खुला रखती है।
कुंजी राज्य स्विचिंग सर्किट संधारित्र पर चार्ज संचायक पर आधारित होता है, जो पावर प्लस और कुंजी नाली के बीच उच्च प्रतिरोध प्रतिरोधों के माध्यम से जुड़ा होता है। जब कुंजी खुली होती है, तो संधारित्र को चार्ज किया जाता है, और स्रोत के सापेक्ष इसके नकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता शून्य के करीब पहुंचती है, और इसके विपरीत - जब कुंजी बंद हो जाती है, तो संधारित्र लोड प्रतिरोध के माध्यम से निर्वहन करता है और स्रोत के सापेक्ष इसके नकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता आपूर्ति वोल्टेज से संपर्क करती है। चूंकि भंडारण संधारित्र का चार्ज और डिस्चार्ज समय 4 वी के स्रोत के सापेक्ष स्विचिंग वोल्टेज की दहलीज मूल्य के लिए संतुलित होना चाहिए, इसलिए डायोड और एक अतिरिक्त अवरोधक का उपयोग करके एक अलग संधारित्र चार्ज / डिस्चार्ज योजना दिखाई जाती है। जब आप पावर बटन दबाते हैं, तो संधारित्र पर जमा चार्ज कुंजी को खोलता या बंद करता है, और सर्किट इसकी दो स्थिर अवस्थाओं में से एक में चला जाता है।


5. बैटरी कम संकेतक।
काम करने के लिए संकेतक के लिए, आपूर्ति वोल्टेज के स्तर की उसी तरह निगरानी करना आवश्यक है जैसे कि चरण 4 में नियंत्रण ट्रांजिस्टर करता है, अर्थात। आप पहले से ही चरण 4 में लागू एक जेनर डायोड के साथ सर्किट के समाप्त भाग का उपयोग कर सकते हैं। यह भी ध्यान में रखना आवश्यक है कि निर्वहन सूचक को आपूर्ति वोल्टेज के स्तर से लगभग 12 वी या कम के बराबर चमकना चाहिए जब तक कि कुंजी बंद न हो। सूचक एम्पलीफायर को दो जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के एक झरने के आधार पर इकट्ठा किया जाता है, जो कि एक सकारात्मक प्रतिक्रिया सर्किट के साथ सामान्य उत्सर्जक के साथ योजना के अनुसार हिस्टैरिसीस को व्यवस्थित करने के लिए होता है (यह एक थ्रेशोल्ड वैल्यू पास होने पर संकेतक को एक तेज मोड़ प्रदान करता है)। जर्मेनियम ट्रांजिस्टर को इस तथ्य के आधार पर चुना गया था कि ऐसे ट्रांजिस्टर के बेस-एमिटर जंक्शन सिलिकॉन लोगों की तुलना में काफी कम वोल्टेज ड्रॉप पर खुलते हैं, और इस प्रकार नियंत्रण ट्रांजिस्टर डी-एनर्जेट करने से पहले वांछित इनपुट वोल्टेज स्तर को समायोजित करना संभव है।


6. वोल्टेज कनवर्टर डीसी-डीसी 5 वी का विकल्प।
मुझे चीनी का एक दिलचस्प उपकरण मिला - VMP3203। यह एक तैयार विधानसभा है, जिसमें न्यूनतम स्ट्रैपिंग के साथ उपयोग के लिए लगभग सभी आवश्यक तत्व शामिल हैं। डेटशीट रूपांतरण दक्षता लगभग 95% है। 5V के वोल्टेज पर अधिकतम आउटपुट वर्तमान 3 ए है। इनपुट वोल्टेज रेंज 8 - 24 वी। मैंने अभी तक आउटपुट वोल्टेज के तरंग का परीक्षण नहीं किया है, क्योंकि संरचना की सामान्य विधानसभा समाप्त नहीं हुई है।


परिणाम: एक इलेक्ट्रॉनिक पावर प्रबंधन सर्किट, जो डिजिटल उपकरणों और एक शक्ति एम्पलीफायर दोनों को शक्ति प्रदान करता है। सर्किट बैटरी के निर्वहन की निगरानी करता है और बैटरी पर कम वोल्टेज की चेतावनी देता है, स्वायत्त और बाहरी शक्ति दोनों का उपयोग करता है। स्विच ऑफ डिवाइस के शून्य वर्तमान खपत के कारण बैटरी पावर का निर्वहन समाप्त हो जाता है। विवरण के विशाल बहुमत को ध्यान से संगठित बतख और मृत मदरबोर्ड से लिया जाता है। लाभ!

UPD1 तारों के एक समूह से सर्किट को फिर से जोड़ने पर एक त्रुटि हुई थी। ओपन / क्लोज कैपेसिटर की के ओवरचार्ज सर्किट में डायोड को उलटा, सुधारा गया। कम बैटरी संकेतक के एम्पलीफायर सर्किट में सकारात्मक प्रतिक्रिया रोकनेवाला को अधिक सटीक (75k के बजाय 200k) चुना गया था। यदि दिलचस्पी है, तो मैं तैयार सर्किट बोर्ड की वायरिंग और तस्वीरें बिछा सकता हूं।