Иногда бывает необходимо от источника питания напряжением 12...14 В получить напряжение 24 В. Существуют специализированные микросхемы повышающих преобразователей, например LM2585, которые легко справляются с этой задачей. Однако, если к стабильности напряжения не предъявляется высоких требований, а потребляемый в выходной цепи ток не превышает 0,5 А, можно использовать более доступное решение. Принципиальная схема удвоителя напряжения показана на рис. 1. Он собран на дешёвой и распространённой микросхеме УЗЧ TDA2003 (отечественный аналог - микросхема 174УН14). Эти усилители широко применялись в бытовой аппаратуре раньше и применяются в настоящее время. Основное достоинство устройства - отсутствие накопительного дросселя или трансформатора. Конечно, стабильность выходного напряжения невысока, но, например, для питания электромагнитных реле или других исполнительных механизмов вполне достаточна.
Рис. 1. Принципиальная схема удвоителя напряжения
За счёт введения положительной обратной связи через резистор R1 микросхема УЗЧ DA1 работает как генератор импульсов, близких по форме к прямоугольным. Частоту генерации задаёт конденсатор C3. При указанном на схеме номинале она равна примерно 5 кГц, а оптимальное значение - 3...5 кГц. При меньшей частоте потребуется увеличить ёмкость конденсаторов C4 и C5, а при большей, вследствие ограниченного частотного диапазона микросхемы, уменьшится КПД устройства.
Этот удвоитель целесообразно использовать при токе нагрузки 100...500 мА и напряжении источника питания 12...14 В, хотя микросхема TDA2003 может работать в интервале питающих напряжений 8...18 В. Без нагрузки потребляемый ток сравнительно большой - 30...35 мА, поэтому при токе нагрузке менее 50 мА существенно падает КПД преобразователя. Максимальный выходной ток - 1 А, но КПД при этом также снижается. Основные параметры устройства при напряжении питания 12 В представлены в таблице.
Таблица
Ток нагрузки, мА | Выходное напряжение, В | кпд, % |
0 | 23,0 | |
90 | 21,8 | 86 |
170 | 21,1 | 83 |
250 | 20,7 | 82 |
320 | 20,0 | 80 |
Рис. 2. Чертёж печатной платы удвоителя напряжения и размещение элементов на ней
Все элементы размещены на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2. Применён резистор МЛТ, С2-23, оксидные конденсаторы - импортные, С1 и С3 - К10-17. Диоды SR160 можно заменить диодами 1N5819 или аналогичными выпрямительными с барьером Шотки, допустимым током, в 3...4 раза превышающим ток нагрузки и допустимым обратным напряжением не менее 40 В. Если использовать обычные кремниевые диоды, выходное напряжение уменьшится примерно на 1 В. Для микросхемы нужно предусмотреть теплоотвод площадью несколько квадратных сантиметров или закрепить её непосредственно на корпусе устройства, если он металлический, при этом изоляционной прокладки не требуется. Для увеличения тока нагрузки до 500 мА конденсаторы C4 и C5 должны быть ёмкостью по 220 мкФ, для тока 1 А - ёмкостью по 470 мкФ, но тогда придётся применить плавкую вставку на ток 1 А.
Автор: Н. Хлюпин, г. Киров