Все чаще в дороге нас сопровождают различные мобильные устройства. Мы берем с собой ноутбук в поездки, например чтобы проверить электронную почту, загрузить фотографии с аппарата или оставаться на связи с компанией, в которой работаем. Предлагаемое устройство как раз поможет в решении проблем с питанием от авто. Блок питания предназначен для питания или зарядки аккумуляторов ноутбуков типовым напряжением 19 В от автомобильной сети 12 В.
БП выполнен на базе повышающего преобразователя, питаемого напряжением в диапазоне 9…16 В, имеющегося в автомобильной бортсети. Номинальная мощность преобразователя составляет 65 Вт, а пиковая нагрузка может достигать 85 Вт, чего достаточно для зарядки аккумулятора даже очень энергоемкого ноутбука.
Принципиальная схема блока питания показана на рисунке далее. В качестве драйвера преобразователя была выбрана интегральная микросхема LM3478. Это универсальный преобразователь работающий в широком диапазоне питающих напряжений (2,7…45 В), содержащий ШИМ-генератор со встроенными защитами и внешний драйвер MOSFET.
Напряжение питания 12В/8А от гнезда автомобильного прикуривателя подключается к разъему VIN преобразователя. Напряжение 12 В обязательно должно быть защищено предохранителем на 10 А. Трансил DZ1 защищает устройство от перенапряжения и обратной полярности питающего напряжения. Конденсатор CE1 фильтрует питание схемы. RC-цепь, состоящая из резистора R10 и конденсатора С5, помимо фильтрации питающего напряжения, регулятором U1 обеспечивает небольшую задержку при пуске, ограничивая броски тока.
Резистор R6 задает частоту работы преобразователя около 350 кГц. Конденсаторы С2, С3 и резистор R5 являются элементами компенсации контура управления. Резистор R1 является измерительным для драйвера U1 (режим работы по току) и для схемы защиты от короткого замыкания. Резистор R2 и конденсатор С4 фильтруют помехи от схемы измерения тока.
Ключевой транзистор Q1 для катушки L1 управляется с выхода драйвера U1-6 (DR). В качестве диода D1 из-за значительного выходного тока и необходимости снижения потерь использован двойной высоковольтный диод Шоттки. Конденсаторная батарея CE8, CE2, CE3 фильтрует выходное напряжение. Это должны быть конденсаторы с очень низким ESR. Делитель, состоящий из резисторов R3 и R4, устанавливает выходное напряжение инвертора на уровне 19 В. На его наличие указывает светодиод LD1. К разъему FAN подключается вентилятор размерами 40 мм х 40 мм х 20 мм, питающийся от напряжения 24 В, обеспечивающий принудительное охлаждение в сложных условиях, возникающих при эксплуатации устройства в автомобиле летом.
Блок питания смонтирован на небольшой двухсторонней печатной плате, схема сборки которой показана на рисунке. Критически важным для правильного функционирования блока питания является использование электролитических конденсаторов и дросселя в соответствии с перечнем компонентов или подбором соответствующих заменителей. Схема должна быть размещена в корпусе с соответствующими вентиляционными отверстиями, защищенными от проникновения пыли фильтровальной тканью.
Преобразователь не нужно особо настраивать. Проверить значение выходного напряжения нужно только после подключения к автомобильному аккумулятору (через предохранитель на 10 А). В зависимости от требований ноутбука (18…20 В) при необходимости подберите R3.
В связи со значительным током, возникающим в основном в цепи питания 12 В, следует использовать соединительные кабели соответствующего сечения и минимизировать их длину. Чип хорошо работает с ноутбуками, которые не идентифицируют блок питания, то есть не имеют дополнительной линии связи ноутбук – блок питания. В этом случае питаться и работать можно будет только от автомобильной сети 12 В, но встроенный в компьютер аккумулятор заряжаться не будет.
При измерениях КПД преобразователя, в зависимости от величины напряжения питания было получено значение до 92 % (Uвх = 12 В, Uвых = 19 В, I = 3,7 А). При меньшем напряжении питания КПД будет на несколько процентов ниже.
- При желании похожее устройство можно собрать без дефицитных микросхем – на базе простого таймера 555.
