Когда перед разработчиком какого либо устройства, встает вопрос «Как получить нужное напряжение?», то обычно ответ прост — линейный стабилизатор. Их несомненный плюс это маленькая стоимость и минимальная обвязка. Но кроме этих достоинств, у них есть недостаток — сильный нагрев. Очень много драгоценной энергии, линейные стабилизаторы превращают в тепло. Поэтому использование таких стабилизаторов, в устройствах с батарейным питанием не желательно. Более экономичными являются DC-DC преобразователи . О них то и пойдёт речь.

Вид сзади:

О принципах работы уже всё сказано до меня, так что я не буду на этом останавливаться. Скажу лишь что такие преобразователи бывают Step-UP (повышающие) и Step-Down (понижающие). Меня конечно же заинтересовали последние. Что получилось вы можете видеть на рисунке выше. Схемы преобразователей были мной заботливо перерисованы из даташита:-) Начнем с Step-Down преобразователя:

Как видите ничего хитрого. Резисторы R3 и R2 образуют делитель с которого снимается напряжение и поступает на ногу обратной связи микросхемы MC34063. Соответственно изменяя номиналы этих резисторов можно менять напряжение на выходе преобразователя. Резистор R1 служит для того чтоб защитить микросхему от выхода из строя в случае короткого замыкания. Если впаять вместо него перемычку то защита будет отключена и схема может испустить волшебный дымок на котором работает вся электроника. :-) Чем больше сопротивление этого резистора, тем меньший ток сможет отдать преобразователь. При его сопротивлении 0.3 ома, ток не превысит пол ампера. Кстати все эти резисторы может рассчитать моя . Дроссель я брал готовый но ни кто не запрещает его намотать самому. Главное чтоб он был на нужный ток. Диод так же любой Шотки и так же на нужный ток. В крайнем случае можно запараллелить два маломощных диода. Напряжения конденсаторов не указаны на схеме, их нужно выбирать исходя из входного и выходного напряжения. Лучше брать с двойным запасом.
Step-UP преобразователь имеет в своей схеме незначительные отличия:

Требования к деталям, те же что и для Step-Down. Что касается качества получаемого напряжения на выходе,то оно достаточно стабильно и пульсации как говорят — небольшие. (сам на счёт пульсаций не могу сказать так как нет у меня осциллографа пока). Вопросы, предложения в комментарии.

Могие из нас, вероятно, сталкивались с проблемой питания 9-вольтовых мультиметров, когда символ «батарейки» в левом верхнем углу экрана появляется в самый неподходящий момент и прибор начинает нагло «врать». Вот и я после того как надоело менять «Кроны», да и в продаже не всегда были раньше, стал запитывать мультиметр от стационарного блока питания и однажды отправил к праотцам свой мультиметр, подав на него по ошибке питание 27 вольт. Вот тогда и стал задумываться об «альтернативном источнике энергии». Методом проб и ошибок была найдена схема. Её мне подсказал друг по форуму «radiomaster.com.ua» Сергей Гуреев, за что ему респект и «уважуха».

В данной статье предлагаю вниманию радиолюбителей схему преобразователя напряжения для питания мультиметра на довольно распространённой ИМС МС34063А. Схему взял из «даташита» микросхемы. Микросхема работает как на повышение напряжения так и на понижение. Входное напряжение от 3 до 40 вольт. Выходной ток до 1.5 ампер. Ещё существует так называемый калькулятор

для расчёта номиналов радиоэлементов «обвязки» и типа включения её от назначения. Следует отметить, что данный преобразователь выгодно отличается от иных устройств, работающих на ту же задачу. В нём нет взаимодействия с сетью 220 вольт, следовательно, исключается риск поражения пользователя электрическим током. Налицо явная простота – в данной схеме присутствует всего девять деталей. Наличие внутреннего генератора, частота преобразования которого, задаётся внешними элементами, гарантирует стабильное напряжение на выходе устройства. Приведенные параметры, относительная дешевизна микросхемы, а также простота включения и минимум деталей делают её привлекательной для повторения. Для сравнения, цена на элемент питания «Крона» у нас в Донецке около 2$, цена на ИМС МС34063А 0.5$. Это при том, что «Кроны» вы периодически меняете, а они, как правило не дешевеют.

Конструктивно преобразователь оформлен навесным монтажом, но эстеты могут выполнить в виде печатной платы в SMD формате. Микросхему я применил в корпусе DIP8 – для неё есть панелька и удобно вокруг вести монтаж остальных элементов. Входное питание беру с литиевого аккумулятора от мобильного телефона. В торце корпуса мультиметра выполнен разъём для подключения зарядного устройства, в моём случае от того же мобильного телефона. Какой либо настройки схема не требует – всё работает сразу при включении питания. Подключать преобразователь следует в разрыв дорожки, идущей от кнопки включения питания к остальной части схемы.

Дорабатывался мультиметр DT – 9502, у него подача питания организована кнопкой, если будут дорабатываться приборы с «галетником», то там уже по ситуации. Ток потребления составляет 20 мА, а в режиме измерения ёмкости на пределе «200 мкФ» – 60 мА. Мультиметры этого класса имеют таймер на отключение по времени работы, поэтому при питании в 3.8 – 4.2 вольта время работы будет сокращаться вдвое. Чтобы этого не произошло надо подпаять параллельно конденсатору таймера конденсатор ёмкостью 100 мкФ со стороны дорожек. Также можно встроить боковую подсветку экрана – очень удобная штука, не раз меня выручала. Но это уже совсем другая тема.

С уважением, Танго.

Микросхема представляет собой универсальный импульсный преобразователь, на котором можно реализовывать понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи с максимальным внутренним током до 1,5А.

Ниже к вашему вниманию представлена схема понижающего преобразователя с выходным напряжением 5V и током 500mA.

Схема преобразователя MC34063A

Набор деталей

Микросхема: MC34063A
Конденсаторы электролитические: C2 = 1000мФ/10В; C3 = 100мФ/25В
Конденсаторы металлопленочные: C1 = 431пФ; C4 =0.1мФ
Резисторы: R1 = 0.3 ом; R2 = 1к; R3 = 3к
Диод: D1 = 1N5819
Дроссель: L1 = 220uH

C1 – емкость частотнозадающего конденсатора преобразователя.
R1 – резистор который отключит микросхему при превышении тока.
C2 – конденсатор фильтра. Чем он больше тем меньше пульсаций, должен быть LOW ESR типа.
R1, R2 – делитель напряжения который задает выходное напряжение.
D1 – диод должен быть сверхбыстрым (ultrafast) или диодом шоттки с допустимым обратным напряжение не менее чем в 2 раза превышающим выходное.
Напряжение питания микросхемы 9 - 15 вольт, а входной ток не должен превышать 1.5А

Печатная плата MC34063A

Два варианта печатнных плат

Здесь можно скачать универсальный калькулятор

Необходимость наличия зарядного устройства вне доступа к розеткам трудно переоценить.

Взять те же международные поезда, поездка на которых может продлиться около суток-двух. Лидерство в сфере развлекательных устройств в дороге по-прежнему держат мобильники (aka. смартфоны, кому как угодно), а так же планшеты, ноутбуки и электронные книжки.

Так вот что касается ноутбуков - то количество поглощаемой энергии практически невосполнимо в дороге с помощью пальчиковых аккумуляторов либо батареек форм-фактора АА (пальчики) либо ААА (мизинцы). Что касается электронных книг - то их запаса энергии вполне хватает на месяц работы; разумеется, речь идёт об электронных книгах с технологией E-Ink (электронные чернила).

А вот мобильные устройства просто созданы для зарядки в дороге от батареек:)

Сразу скажу, чтобы не заморачиваться - можно купить дёшево крутое портативное зарядное устройство на свой вкус прямо в интернете!

Итак, небольшое отступление в теорию о ёмкости и живучести батареек.

Ёмкость среднестатистического смартфона составляет ~1500mAh при напряжении 3,7V; итого ~5,5W. Ссылаясь на википедию, приведу некоторые данные по типоразмеру "АА":

Угольно-цинковая (солевая) батарейка: 550-1100 мАч.
Щелочная, так называемая алкалиновая батарейка: 1700-3000 мАч.
Литиевая батарейка: 2500-3000 мАч.
Никель-кадмиевый аккумулятор: 600-1000 мАч.
Никель-металл-гидридный аккумулятор: 1400-3000 мАч.
Указанные значения ёмкости солевых и щелочных элементов справедливы при разряде малыми токами, не превышающими десятки мА. При разряде токами в сотни мА, ёмкость этих элементов снижается в несколько раз.

А при зарядке телефонов как раз потребляются сотни mA, из чего следует, что при зарядке аккумулятора мобильного телефона ёмкость батарейки АА упадёт приблизительно до 150-300mAh, что при напряжении 1,5V даст мощность ~0,45W.

Дальше, КПД импульсных преобразователей в среднем составляет 80%, поэтому до телефона дойдёт только ~0.35W. Теперь можно рассчитать, сколько приблизительно нужно таких батареек для одной полноценной зарядки смартфона: 5,5/0,35?16! Шеснадцать штук! Возьмём более конкретный пример: ёмкость аккумулятора моего уже не самого современного смартфона равна 2150mAh. Сколько батареек необходимо для стопроцентной зарядки? Правильно, 23. Поэтому батарейки - это, безусловно, широко доступно, но они отпадают.

Гораздо лучше дела обстоят у аккумуляторных батарей, похожих на "пальчики", но чуть больших по размерам - элементов 18650, средняя ёмкость которых варьируется в пределах 2700mAh при напряжении 3,7V. Средняя мощность таких аккумуляторов соответственно равна около 10W на штуку. Кстати, именно из таких элементов состоят батареи ноутбуков. Получается, что для одной полной зарядки практически любого смартфона хватит одного такого элемента.

Плюсы использования аккумуляторов типоразмера 18650 очевидны:

Достаточно одной - двух штук на две - шесть зарядок;
Перезаряжаемы, т.е. многоразовые;
Не занимают много места.
Минусы не столь очевидны, но всё же они есть:

Дорого;
Для зарядки нужно специальное зарядное устройство.

Итак, с типом источника энергии мы определились, осталось определиться с устройством, которое будет подавать энергию для телефона в удобном ему виде. Всем смартфонам для зарядки нужно 5V. А напряжение нашего источника меньше, поэтому нам необходим повышающий преобразователь. В качестве такового в этот раз выступает Step-Up Inverting Switching Regulator MC34063A.

Ничего страшного в этой микросхеме нет. Для расчётов можно, конечно, воспользоваться даташитом, кучей формул, которые там даны; а можно воспользоваться вот этой формой , введя данные в которую, вы получите список всех необходимых номиналов плюс схему, которая будет меняться на повышающую либо понижающую в зависимости от того, будет ли входное напряжение больше выходного или нет.

Vin - входное напряжение;
Vout - выходное напряжение;
Iout - выходной ток;
Vripple - это напряжение пульсаций;
Fmin - минимальная частота преобразователя.

Я по этой форме и рассчитывал номиналы. Оставалось только купить детальки, вытравить плату и спаять.

Плата получилась такая:

Безусловно, на моих фотографиях надписи с адресом сайта на печатной плате нет:) Но мне будет весьма приятно, если вы её оставите:). Эту плату зарядки для мобильных телефонов на MC34063A можно скачать по этой ссылке. Как видите, на ней присутствует светодиод для индикации наличия выходного напряжения.

По традиции процесс травления:

По завершению которого мы получаем на блюдечке вилочке практически готовую плату:)

Стираем тонер, сверлим, любуемся голой платой с дырками в последний раз...

И аккуратно припаиваем все компоненты на места. В результате получилось вот так:

Да, можно было бы конденсаторы и дроссель положить, но это бессмысленно, так как элемент 18650 будет даже немного выше, так что в один корпус войдёт хорошо:)

Я рассчитывал на входное напряжение три Вольта. Свои пять на выходе получил, и заявленный ток в 200mA устройство выдаёт замечательно.

И вот, наступило время теста. Включаю преобразователь, подключаю телефон через USB и наслаждаюсь радостным свечением индикатора зарядки на телефоне! А помните, я писал, что добавил к схеме светодиод для индикации? Так вот, он заставил меня усомниться в правдивости процесса зарядки.

В отсутствие подключения телефона он просто горит, показывая тем самым, что выходное напряжение присутствует, а когда ставлю телефон на зарядку - светодиод на преобразователе начинает мерцать, что говорит о непостоянстве выходного напряжения.

Оказалось, что батарейки типоразмера ААА, которые я использовал для тестирования очень быстро подсели, так как смартфон требует ток зарядки 500mA.

Поэтому было принято решение отложить испытания до приобретения парочки новых элементов 18650, а так же схема и плата будут модифицироваться добавлением туда полевого транзистора, который примет на себя основную работу по перекачке энергии, да и теплоотвод сделать будет проще.