Питаем ноутбук от автомобиля.
В настоящее время довольно актуальна проблема работы ноутбука в автомобиле. Своей батареи в ноутбуке на долго не хватит, а путешествие на автомобиле может продлиться гораздо дольше времени её работы. Для обеспечения нормальной работы ноутбука от автомобильной сети и служат адаптеры.
Различных адаптеров для работы ноутбука в автомобиле много. Его можно и приобрести в розничной сети, а можно и сделать самому. Эта статья именно для тех, кто не ищет лёгких путей и может что-то сделать своими руками.
Различных схем в интернете множество. Общее требование для такого адаптера - выходное напряжение 18-19 вольт, с током нагрузки около 2,5-3 ампер.
Я решил собрать в этой статье в одну кучу различные схемы таких адаптеров, работоспособность которых проверена практикой. Схемы этих адаптеров при правильной сборке из исправных деталей практически не нуждаются в налаживании и собраны из довольно доступных деталей. Так, что выбирайте, как говорится на свой вкус и цвет.
Авто-адаптеры для ноутбука на таймере 555.
В качестве формирователя ШИМ для этого преобразователя, используется интегральный таймер КР1006ВИ1, импортный аналог NE555, LM555. С его выхода сигнал поступает на ключ, выполненный на полевом транзисторе 45N03, в качестве которого можно применить так же BUZ11, CEB603, CEP703, NDP406, IRFZ33 и многие другие, главное чтобы максимальное их напряжение было не менее 40В, а максимальный ток не менее 15А, ну и корпус желательно ТО-220.
Частота преобразования генератора таймера, определяется конденсатором С1, и при емкости указанной на схеме составляет примерно 40 кГц. Управление скважностью импульсов, осуществляется через 5 вывод таймера. Некоторые типы импортных аналогов таймера имеют другую схему управления по этому входу, и по этому могут работать не корректно.
В качестве диода VD2 можно применить спаренный диод шоттки, с обратным напряжением не менее 40В и максимальным током не менее 15А, так же желательно в корпусе ТО-220. Например SLB1640, или STPS1545 и т.д. Диод VD1 - защита от переполюсовки, прямой ток не менее 6А. Вместо VT2 отлично подойдёт КТ315. Стабилитрон VD3 определяет выходное напряжение преобразователя.
Одна из самых ответственных деталей в этом преобразователе - дроссель. Он намотан на кольце из порошкового железа, диаметром около 27 мм, применяемого в компьютерных блоках питания в качестве дросселя групповой стабилизации. Дроссель имеет 21 виток, тремя сложенными вместе проводами ПЭВ-1, диаметром 0.75 мм. Индуктивность его около 44 мкГн и активное сопротивление около 0.1 ом.
В качестве корпуса для адаптера, используется металлический корпус от 50-ваттного электронного трансформатора. Ее размеры 67?46?30 мм. В этом корпусе вместо двух ключей полу-моста можно удобно разместить полевой транзистор и диод, чтобы прижать их к стенке корпуса для отвода тепла. Корпуса транзистора и диода нужно изолировать от корпуса прокладкой из фторопласта или слюды.
Печатная плата и расположение деталей на плате ниже на рисунке.
Следующая схема практически аналогична первой. Отличается типами применённых в схеме деталей. Если точная установка выходного напряжения в этой схеме не нужна, то вместо PR1, VD2, R5 - можно поставить цепочку из стабилитрона и постоянного резистора, аналогичной VD3, R5 на схеме выше.
Дроссель в этой схеме можно намотать на ферритовом кольце с наружным диаметром от 20 до 40 мм. с магнитной проницаемостью не ниже 2000, и может содержать 50-60 витков провода, диаметром 1,0 мм. Его данные особо не критичны, намотать его можно так же и на отрезке ферритового стержня, диаметром 8-12 мм. и длинной 30-50 мм. Можно так же использовать и готовый дроссель из блока питания компьютера.
Если напряжение под нагрузкой данного преобразователя меньше необходимого, то необходимо увеличить количество витков применяемого дросселя.
Следующая схема так же выполнена на интегральном таймере. По сложности она практически не отличается от вышеприведённых. В этой схеме реализована защита от пониженного входного напряжения бортовой сети автомобиля, и в случае его снижения ниже 9 В - выходное напряжение преобразователя тоже начинает снижаться, предотвращая насыщение дросселя и выход из строя силового ключа. Также имеется защита выхода от значительного перенапряжения: в случае нарушения обратной связи выходное напряжение преобразователя ограничивается величиной порядка 25 В.
Выходное напряжение этого преобразователя 19 вольт, максимальный ток нагрузки около 4,7 ампера.
Частота преобразования данного адаптера может находиться в пределах 55…84 кГц. Напряжение на выводе 5 составляет 4,1…6 В в зависимости от входного напряжения. Этот диапазон определяется сопротивлением резистора R1. В случае малой нагрузки модулирующее напряжение может быть ниже указанных значений. Вывод 4 микросхемы соединён с выводом 5 для того, чтобы генератор при необходимости мог отключаться и пропускать импульсы. Такая необходимость бывает при работе преобразователя с малой нагрузкой или без нагрузки, что бы не произошёл бы дальнейший рост выходного напряжения, приводящий к перегрузке цепи обратной связи. Поэтому, если модулирующее напряжение снизилось примерно до 0,7 В, на вывод 4 микросхемы поступает сигнал сброса и приостанавливает работу генератора. Поскольку при малой нагрузке генератор работает в режиме «стоп-старт», возможно появление акустических шумов, однако это не препятствует нормальному функционированию преобразователя.
Силовой транзистор КП727Б можно заменить на КП723 c буквами А–В, КП746 c буквами А–В, а также на любые аналогичные импортные, рассчитанные на постоянный ток не менее 15 А и имеющие, по возможности, малое сопротивление открытого канала.
Диод с барьером Шоттки КД272А заменяется на 2Д2998 с буквами Б, В, КД2998 с буквами В–Д, MBR1635, MBR1645, а также любые другие диоды Шоттки, рассчитанные на прямой ток не менее 15 А и обратное напряжение не менее 25 В. Диод VD2 и транзистор VT2 необходимо снабдить теплоотводами площадью по 50 см2 каждый.
Транзистор VT1 – на любые другие транзисторы, у которых типовое значение коэффициента передачи тока базы составляет около 100 при токе коллектора 1 мА.
Дроссель L1 наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 1,25 мм на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах КП27?15?6 из пермаллоя МП140. Подойдёт и более тонкий провод, соединённый в несколько жил с общей площадью сечения около 1 мм2. Намотка содержит 16 витков.
Можно также применить жёлто-белый кольцевой магнитопровод T106-26 размерами 27х14х12 мм от много-обмоточного дросселя в блоке питания компьютера, в этом случае оставляется имеющаяся на дросселе обмотка в 24 витка провода диаметром 1 мм, остальные обмотки удаляются. При самостоятельной намотке она выполняется в один полный слой провода диаметром 1…1,25 мм. Подойдут и другие дроссели с индуктивностью не менее 18 мкГн, рассчитанные на утроенный максимальный ток нагрузки.
С другой стороны, индуктивность дросселя не должна быть слишком большой: при его индуктивности порядка 100 мкГн и более обратная связь стабилизатора может потерять устойчивость, и на коллекторе транзистора VT1 будут незатухающие колебания.
Для подключения этого устройства к бортовой сети автомобиля, или аналогичных - провода, соединяющие вилку и вход преобразователя должны быть сечением не менее 2,5 мм2. Следует иметь в виду, что входной ток подобных устройств, может достигать 10 А. Он не должен течь через пружину внутри вилки «прикуривателя». Для этого пружина дублируется проводом.
Авто-адаптеры для ноутбука на микросхеме UC3843.
Описываемый ниже адаптер, представляет собой однотактный импульсный повышающий преобразователь, собранный по типовой схеме на микросхеме UC3843. Он обеспечивает на выходе напряжение 16.5 В при токе до 4 А.
При сборке этой схемы использовались SMD- компоненты, благодаря чему, размеры собранного устройства составляют 45x30x15 мм.
Устройство собрано на двухсторонней печатной плате, размером 37?23 мм. из стеклотекстолита, толщиной 1.5 мм. Верхняя сторона платы используется только в качестве экрана и общего провода. Печатная плата устройства (зеркальное изображение) приведена ниже на рисунке.
Катушка L1 и конденсатор С9 установлены с обратной стороны платы (под катушку в плате сделан вырез), все остальные детали — так, как показано на рисунке. Типы примененных компонентов приведены в таблице.
Правильно собранное устройство налаживания не требует. Если требуется иное выходное напряжение, следует изменить величину резистора R9, исходя из того, что на резисторе R10 должно при этом получиться напряжение, равное 2.5 В.
Вот, посмотрите ещё один вариант исполнения данного адаптера с применением элементов SMD.
Рисунок печатной платы данного устройства.
Расположение элементов на печатной плате данного устройства.
Схема второго адаптера практически не отличается от вышеприведённой. Разница лишь в том, что в данной схеме можно регулировать выходное напряжение в пределах 14-27 вольт. Средний ток нагрузки её составляет 2,5 ампера.
Применённые схеме транзисторы, диоды, а так же данные используемого дросселя - аналогичны и заменяемые на описанные в аналогичных схемах выше. Поэтому останавливаться подробно на этом не буду.
Ниже на фотографиях вариант сборки данной схемы с применением так же SMD-= компонентов.
Если нет необходимости регулировать выходное напряжение на выходе данного преобразователя, то тогда переменный резистор R9 можно исключить, и подобрать резистор R8 так, чтобы выходное напряжение преобразователя соответствовало необходимому.
Авто-адаптеры для ноутбука на микросхеме КР1156ЕУ5 (МС34063).
Описываемое устройство повышает напряжение бортовой сети автомобиля от 12 до 18 вольт, при этом обеспечивая выходной ток, равный 3.2 ампера, что вполне достаточно для работы ноутбука. Устройство собрано на основе популярной отечественной микросхемы КР1156ЕУ5 (иностранный аналог - МС34063).
Вариант исполнения данного преобразователя на фото ниже. Печатная плата данного преобразователя размещена в литом алюминиевом корпусе и закрыта крышкой.
Налаживание сводится к установке частоты преобразования, соответствующей максимальному КПД. Для этого ВХОД преобразователя через амперметр подключают к источнику постоянного тока напряжением 12В и мощностью не менее 100 Вт, в качестве которого можно применить импульсный блок питания от компьютера. К выходу преобразователя подключают нагрузочный резистор сопротивлением 5,1 Ом мощностью 50Вт (например ПЭВ-50) и параллельно ему - вольтметр постоянного тока. Конденсатором С4 плавно изменяя частоту преобразования, добиваются минимального значения выходного тока при неизменном выходном напряжении. Если не требуется получить максимальный КПД преобразователя, конденсатор С4 можно не устанавливать, но емкость конденсатора С3 должна быть 360пФ.
Вариант исполнения печатной платы и размещение деталей на ней, показаны на рисунках ниже.
Ещё один адаптер, выполненный на подобной микросхеме, отличается от вышеприведённого тем, что выходное напряжение у него можно установить в пределах необходимого при помощи подстроечного резистора, ну и немного усложнённой схемой выхода.
Этот адаптер собран на печатной плате, размером 60х35 мм. Рисунок печатной платы в формате "SL-6,0" можно скачать с сервера.
Скачать печатную плату;
Скачать
Авто-адаптер для ноутбука на микросхеме TL494.
Следующий авто-адаптер для работы ноутбука от бортовой сети автомобиля, собран из деталей от компьютерных блоков питания. В качестве ШИМ-регулятора в данном адаптере используется широко распространённая в таких блоках питания, микросхема TL494 и её аналоги.
ШИМ-регулятор на микросхеме TL494 работает здесь на частоте 40 кГц и управляет силовым полевым транзистором.
Схема обеспечивает при выходной мощности в 50-60 Вт (при 20 В на выходе) КПД 90%, и при нагрузке 100 Вт - КПД 85%. Пульсации выходного напряжения при этом могут достигать 0,5 вольта, а максимальный средний входной ток 12А. Если такие пульсации не устраивают, то их можно уменьшить, увеличив ёмкость выходных электролитических конденсаторов.
Большой входной ток (при нагрузке 100 Вт) требует тщательной разработки печатной платы. Силовые проводники (дорожки), могут быть усилены проволокой. Силовой входной кабель должен иметь по крайней мере не менее сечение 1,5 мм ?, и непосредственно припаян к печатной плате.
В качестве выходных силовых транзисторов желательно использовать те, у которых малое сопротивление открытого канала. В частности SUP75N06-07L, SUP75N03-08,SMP60N03-10L,IRL1004,IRL3705N. Хуже будет работать транзистор BUZ11, так как по сравнению с первым, у него сопротивление открытого канала в пять раз больше.
Так же серьёзно следует отнестись к выбору силового диода и дросселя, которые должны быть рассчитаны на ток, не менее 10А.
Авто-адаптер для ноутбука на микросхеме UC1843.
Ещё один авто-адаптер для работы ноутбука от бортовой сети автомобиля, собран на не очень дешёвой и не так распространённой микросхеме, ШИМ-регуляторе UC1843. Схема обеспечивает на выходе напряжение 18 вольт с током нагрузки до 5-ти ампер. Рассмотрим схему адаптера.
Выходное напряжение этого адаптера, можно устанавливать в пределах 16-35 вольт, переменным резистором R2. Для охлаждения транзистора и диода при токе нагрузки до 5-ти ампер - достаточно небольшого радиатора, например от компьютерных блоков питания. Вариант исполнения данной схемы, смотрите ниже на рисунке.
В данном адаптере так же можно применить транзисторы и диоды, которые были описаны в вышеприведённых схемах, так как все они в основном построены по одному принципу, поэтому подробно на их замене останавливаться не буду.
Авто-адаптеры для ноутбука на микросхеме LT1070, LM2577T-ADJ.
Приведу ещё пару схем авто-адаптеров, с применением не так широко распространённых и не очень дешёвых микросхем.
Первый авто-адаптер собран на микросхеме LT1070. Это пожалуй самая дорогая и менее доступная микросхема из всех описанных здесь конструкций. Это DC-DC преобразователь, который поддерживает на выходе напряжение 19 вольт, при токе нагрузке 2,5-3А.
Для контроля уровня выходного напряжения и его стабилизации, используется внутренняя схема стабилизации микросхемы LT1070. Суть ее работы в том, что она таким образом изменяет скважность импульсов, поступающих на первичную обмотку трансформатора, чтобы на выводе 2 А1 - было постоянное напряжение 1,24V.
Дня получения стабильного выходною напряжения, нужно с выхода вторичного выпрямителя на VD2, постоянное напряжение через делитель - подать на вывод 2 А1. А соотношение резисторов делителя должно быть таким, чтобы при правильном напряжении на выходе, на выводе 2 А1 было напряжение 1,24V. Резисторы делителя это R3 и R4.
Точным подбором R4 устанавливают требуемое номинальное стабилизированное выходное напряжение. В данном случае, это 19V.
Для намотки трансформатора, взято ферритовое кольцо внешним диаметром 32 мм. из феррита 2000НМ. Кольцо нужно обернуть тонким слоем фторопластовой пленки или лакоткани. Можно кольцо ничем не оборачивать, а покрыть слоем эпоксидного пака. После его высыхания можно наматывать обмотки. Вполне возможно, что для намотки трансформатора можно использовать и кольцо отличающегося диаметра и марки феррита, - нужно экспериментировать!
Первичная обмотка содержит 40 витков обмоточного провода, состоящего из двух вместе сложенных проводов ПЭВ 0,43. Можно использовать и одинарный провод сечением 0.9, но наматывать будет сложнее Вторичная обмотка содержит 70 витков такого же двойного провода. Сначала наматывают первичную обмотку, а затем на её поверхность вторичную, укладывая провод в том же направлении, что и наматывали первичную. На схеме начала обмоток трансформатора отмечены точками.
Для дросселей используются кольца диаметром 18-20 мм. Они содержат по 30 витков такого же двойного провода, как и для намотки трансформатора.
Схема преобразователя собрана на печатной плате с односторонним расположением печатных дорожек.
Микросхему и диоды необходимо укрепить на радиаторах. Общим радиатором может служить металлический корпус, в котором собран преобразователь.
При правильном монтаже и исправных деталях налаживание сводится к проверке выходного напряжения. Если оно отличается от необходимого нужно изменить сопротивление резистора R4. Уменьшение сопротивления ведет к повышению напряжения, а увеличение к его понижению.
Второй, аналогичный по характеристикам адаптер, собран на микросхеме LM2577T-ADJ. Эта схема из всех приведённых, наверно самая простая, но микросхема, применённая здесь, тоже не так широко-доступная, хотя гораздо чаще имеется в продаже, чем LT1070, да и не так дорога, как вышеупомянутая (видел от 5$).
Печатная плата для этого адаптера не делалась, детали были установлены на макетную плату и монтаж выполнен монтажными проводами. На выборе дросселя и диода, я останавливаться не буду, всё это есть в описаниях выше, так что выбирайте на свой вкус.
Микросхема прикреплена к алюминиевой пластине, которая служит радиатором, и вся эта конструкция помещена в подходящий пластмассовый корпус.
Надеюсь, что из всего разнообразия описанных схем, Вы найдёте себе наиболее подходящую по исполнению и применённым в сборке наиболее доступным радиодеталям.
Удачи в сборке.
|
