Преобразователь для питания цифрового мультиметра

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Преобразователи напряжения

Опубликовано: 18.02.2019 13:09

Просмотров: 4335

С. Беляев, г. Тамбов
В среде радиолюбителей и профессионалов цифровые мультиметры снискали большую популярность благодаря их многофункциональности и в настоящее время достаточно низкой стоимости. Для питания подобных приборов применена, как правило, девятивольтовая батарея «Крона» (6F22), что не очень удобно, поскольку эти батареи имеют небольшую емкость, заметную саморазрядку и к тому же более высокую цену в сравнении с другими элементами. Предлагаемое в описании устройство позволит избежать вышеперечисленные «недостатки» и эксплуатировать мультиметр, используя для этого всего два элемента типа АА (R6).

Особенность цифровых мультиметров — низкое потребление тока от источника питания. Ниже представлены результаты измерения потребляемого тока мультиметра (в мА) серии М838 от батареи 6F22 напряжением 9,0 В при работе в режимах: Измерение постоянного и переменного токов и напряжений на всех пределах, сопротивлений резисторов на пределах 20 кОм... 2 МОм и температуры .....................2,2
Измерение сопротивления на пределе 2 кОм ............2,3
Измерение сопротивления на пределе 200 Ом ...........3,5
Прозвонка цепей, щупы закорочены ...................4,5
Измерение h_FE транзисторов .....................до 9,5
Таким образом, преобразователь должен иметь не только высокий КПД, но и минимальный ток покоя в отсутствии нагрузки. Кроме этого, преобразователь должен быть размещен в корпусе мультиметра, чтобы не ухудшать его эксплуатационные качества. С учетом вышеперечисленных требований был разработан преобразователь, имеющий следующие технические характеристики:
Напряжение питания, В .......1,8...4
Ток покоя, мА...................3,4
Максимальный ток в нагрузке, м А .......................20
Частота преобразования, кГц......................45...85
Амплитуда пульсаций при токе 10 мА, мВ ...............30
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания а пределах 1,8...4 В, % ..............7
Зависимость потребляемого преобразователем тока от тока нагрузки представлена на рис. 1, а влияние тока нагрузки на КПД при фиксированных значениях питающего напряжения — на рис. 2.


Схема преобразователя приведена на рис. 3. Элементы С1, Т1, R1, R2, VD1 и VT2 образуют однотактный автогенератор с индуктивной обратной связью. Частота преобразования зависти от индуктивности секции 1-2 трансформатора Т1 и емкости конденсатора С1. Наличие дополнительной секции 4-5 увеличивает а два раза амплитуду импульсов на аноде диода VD2 Такое решение незначительно улучшило КПД преобразования, а главное — позволило добиться необходимого уровня постоянного напряжения на выходе преобразователя при более низком питающем напряжении.
Стабилизацию выходного напряжения осуществляют элементы VT1, R3, R4 и VD3 Как только напряжение на выходе преобразователя достигает суммы напряжений пробоя стабилитрона VD3 и насыщения перехода база—эмиттер транзистора VT1, последний, открываясь, ограничивает базовый ток транзистора VT2. Вследствие этого коллекторный ток транзистора VT2 уменьшается, нарастание магнитного потока в трансформаторе ограничивается, что и позволяет поддерживать выходное напряжение на заданном уровне.
Чертеж печатной платы и расположение на ней элементов показаны на рис. 4.
Конденсаторы С1, СЗ, С5 — керамические типа К10-17б или аналогичные импортные. Конденсатор С1 должен иметь группу ТКЕ не хуже М750 (желательно М47). Резисторы могут быть любого типа мощностью 0,125 или 0,25 Вт. Диод VD2 — любой диод Шоттки, подходящий по габаритам, например, 1N5817, 1N5818, 1N5819. Применять обычный кремниевый диод не имеет смысла из-за ощутимого снижения КПД. Стабилитрон VD2 может быть любого типа, с напряжением стабилизации 8...8,5 В.
Транзистор VT2 — 2Т665А9, предназначен для поверхностного монтажа, поэтому его выводы необходимо удлинить отрезками медного провода длиной 7...10 мм. Вместо транзистора 2Т665А9 можно применить транзистор КТ961А или КТ961 Б, однако а этом случае КПД ухудшится, поскольку напряжение насыщения коллектор—эмиттер у КТ961А на 0,2 В больше, чем у 2Т665А9. Транзистор VT1 можно заменить на любой другой структуры n-р-n со статическим коэффициентом усиления по току не менее 100.
Трансформатор Т1 выполнен на броневом магнитопроводе Б14 из феррита марки М2000НМ Обмотка 1-2 имеет семь витков провода ЛЭШО 10x0,07, обмотки 3-4 и 4-5 — по 16 витков того же провода. Чашки магнитопровода склеены клеем БФ-2 или БФ-19 без диэлектрической прокладки.
Регулировка преобразователя сводится к проверке выходного напряжения без нагрузки, которое должно составлять 8,9...9,4 В. В противном случае необходимо подобрать стабилитрон VD2 с подходящим напряжением стабилизации. После этого необходимо проверить нагрузочную способность преобразователя. Подключите его к источнику питания 1,9 В и нагрузите выход преобразователя резистором сопротивлением 910 Ом. Измерьте выходное напряжение, если оно отличается от напряжения без нагрузки более чем на 7... 10 %, уменьшите номинал резистора R1 и повторите измерение. Если в результате настройки сопротивление резистора окажется менее 680 Ом, следует подобрать транзистор VT2 с более высоким коэффициентом усиления по току, чтобы избежать увеличения тока покоя преобразователя и ухудшения его КПД.
Плата преобразователя закреплена к крышке мультиметра с помощью двух винтов М2 и пластин 5х8мм, выполненных из полистирола или стеклотекстолита. Две батареи АА можно поместить в отсеке для «Кроны», однако для этого необходимо аккуратно срезать пластиковую перегородку, отделяющую батарейный отсек от платы мультиметра. То-косъемные пластины для батарей приклеены к корпусу мультиметра с помощью эпоксидной смолы.
Описанный преобразователь установлен в мультиметре М838, влияния преобразователя на точность измерений не обнаружено. Размещение преобразователя и батарей питания внутри мультиметра показано на рис. 5.

ЛИТЕРАТУРА
1. Пахомов А. Преобразователь для питания радиоприемников. — Радио, 2000, № 2. с. 19.
2. Бирюков С. Низковольтный преобразователь напряжения. — Радио, 2002, № 2, с. 41,42.
3. Букреев С. С., Головацкий В. А., Гу-лякович Г. Н. Источники вторичного электропитания. — М.: Радио и связь, 1983.
Радио №11-2003
Источник напряжения 9V
Повышающий преобразователь напряжения из интегрального УМЗЧ
Импульсные DC/DC преобразователи