Как повысить напряжение с 5 до 12 вольт
Перейти к содержимому

Как повысить напряжение с 5 до 12 вольт

  • автор:

DiyTronic

В одной из поделок понадобилось питание порядка 12-15 вольт. Как и у многих наверно дома валяется куча блоков питания от старых мобильников. Но все они как правило 5-ти вольтовые. Решил доработать один из таких блоков и поднять ему напряжение до требуемого.

Как правило все современные блоки питания являются импульсными, что с одной стороны уменьшает их размер, но с другой стороны достигается это некоторым усложнением схемотехники.

Пациент

Не заснял этот блок питания в оригинальном корпусе, да наверно это и не важно — обычный чёрный пластиковый корпус с вилкой.

Снизу плата выглядит вот так

Плата вид снизу

А это вид на монтаж

Вид на монтаж

Невооружённым взглядом виден классический импульсный БП.

Увеличиваем напряжение с делителя

Первое что пришло в голову увеличить напряжение в цепи обратной связи регулятора. Для этого как минимум нужно было найти на плате делитель. Вот собственно он.

Резисторы делителя в цепи обратной связи

Нижний резистор делителя 4.9 кОм был заменен на подстроечный номиналом 10 кОм. Монтаж конечно неказистый, но это времянка и с требуемой задачей вполне справляется.

Попытка порегулировать напряжение в цепи обртной связи

Не прокатило — напряжение удалось поднять максимум до 8 вольт. При этом блок питания начал отчаянно пищать, что как бы намекало нам, что режим работы далёк от оптимального.

Дальнейшее насилие я посчитал бессмысленным и решил копнуть глубже.

Перемотка трансформатора

Трансформатор был выпаян из платы. Надежда на безболезненное удаление сердечника не оправдалась — легко вышла лишь одна половинка, а вторая была приклеена к катушке с обмотками каким-то компаундом и я не решился её отодрать, т. к. боялся повредить хрупкий сердечник. Тем не менее даже в таком виде удалось довольно легко снять изоляцию обмоток и обнажить первую обмотку. Как оказалось это была регулирующая обмотка, а мне была нужна вторичная.

Трансформатор без изоляции - видна регулирующая обмотка

Пришлось смотать эту обмотку, после чего обнажилась вторичная обмотка, которая состояла из 10 витков медного провода диаметром 0,6 мм, намотанным в 2 жилы.

Разобранный трансформатор - видна вторичная обмотка

Т.к. мне требовалось поднять напряжение примерно в 2 раза я домотал еще 12 витков. Хотя как уже подумал позже можно было ничего не доматывать и просто разделить жилы обмотки и таким образом удвоить их число. Мощность-то у нас всё равно не изменилась и ограничивается сечением сердечника трансформатора, а увеличив напряжение в 2 раза максимальный ток соответственно уменьшился в 2 раза и можно было бы обойтись проводом вдвое меньшего сечения. Но как говорится — «хорошая мысля приходит опосля».

Итого в результате после домотки нужного количества витков и возвращения обратно регулирующей обмотки получилась вот такая конструкция.

Трансформатор после апгрейда в сборе

Ну, а далее трансформатор был возвращён на плату.

Подстроечным резистором регулятора легко удалось получить требуемые 12 вольт. Бонусом получил исчезновение даже того небольшого свиста который был у этого блока питания до переделки. Ну и далее уже всё просто — подстроечник был заменён на постоянный резистор и всё окончательно превратилось в конфетку.

Вот как-то так можно использовать старый хлам в своих поделках.

PS: На самом деле сделано ещё в 2015 году — только дошли руки дописать: )

Преобразователь 5в 12в

Ситуации, когда необходимо повысить или, наоборот, понизить напряжение сети для питания разных устройств, довольно часты. К примеру, такие вопросы постоянно встают перед владельцами автомобилей, которые желают через бортовую систему своего авто подключать такие устройства как портативный телевизор, компьютер и прочее, а также разные USB-устройства. В этом случае понадобиться преобразователь напряжения. Подобные преобразователи бывают разных видов, мощностей и пр. Например, понижающий преобразователь 12В/5В или повышающий преобразователь 5/12 вольт.

Применение преобразователя напряжения

При необходимости используйте понижающий преобразователь напряжения: 5 вольт — это напряжение, которое необходимо для питания разных современных устройств. Преобразователь напряжения 12 в 5 вольт поможет решить эту проблему, он позволит снизить имеющие напряжение на входе и подключить разные приборы, которые требуют напряжения сети не выше 5 вольт.

Для каких устройств может понадобиться преобразователь напряжения? Он необходим, если вы желаете подключить USB-устройства. Это могут быть:

• навигаторы;
• автомагнитолы;
• радиостанции;
• зарядные для таких устройств, как мобильные телефоны и пр.

Отметим, что современные преобразователи позволяют как понижать, так и повышать напряжение. Так, сегодня существует немало компактных устройств DC/DC, которые преобразуют 12 В в 220В и 5В.

Помните, что не стоит рисковать и подключать устройства, требующие более низкого или высокого напряжения, в сеть с напряжением 12В, это может привести к поломке аккумулятора вашего автомобиля.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

У каждого дома наверняка валяется не один блок питания (зарядка) от различных моделей сотовых телефонов. Все они имеют выходное напряжение 5 В. Естественно, применить такой источник в хозяйстве можно, то порой столько целей нет, сколько есть в наличии таких источников с одинаковым напряжением. А можно ли как-то изменить напряжение этого блока? Тогда было бы больше возможностей его использовать.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

На самом деле сделать это довольно просто, так как все зарядки от телефонов плюс-минус имеют одинаковую схему.

Как изменить напряжение блока?

Выходное напряжение можно не только уменьшить, но у увеличь в пределах 3-15 В. И в крации сначала расскажу как. На плате каждого импульсного источника питания, преимущественно в центре, расположен трансформатор. Визуально он делит высоковольтную часть блока и низковольтную. Эти части гальванически развязаны, но имеют обратную связь через оптрон. На низковольтной части платы в цепи оптрона стоит стабилитрон, который как раз и отвечает за уровень выходного напряжения.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Если вам нужно понизить напряжение до 3 В, достаточно просто заменить стабилитрон и пользоваться, а вот если повысить, то тогда потребуется заменить выходной фильтрующий конденсатор на другой с более высоким напряжением. Я думаю, концепция внесения изменений вам понятна. Перейдем к делу.

Детали

  • Стабилитрон 12 В.
  • Конденсатор 470 мкФ 25 В.

Повышаем напряжение импульсного источника своими руками

Вскрываем корпус. Находим стабилитрон. Он всегда расположен в низковольтной части блока.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Также рядом расположен фильтрующий конденсатор.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Предварительно можно включить блок в сеть и проверить, но конечно это лучше сделать заранее, пока крышка закрыта.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Выпаиваем стабилитрон и конденсатор.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Вместо них впаиваем новые. Самое главное не ошибиться с полярностью.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Как все будет готово, можно проверять.

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

Получились немного завышенные значения. Можно попробовать подобрать стабилитрон на более низкое напряжение, но для этого блока и так сойдет. Так как там, где он будет использоваться, превышение на 1-2 Вольта совсем не критично.

Как повысить напряжение с 5 до 12 вольт

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал!
Характеристики, тесты, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций и компонентов

Главная — DIY (Радиолюбителям) — DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V — тест и обзор

DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V — тест и обзор

Обзор посвящен повышающему преобразователю напряжения с 5 Вольт (разъём USB ) на 9 или 12 Вольт (устанавливается с помощью переключателя).

В обзоре будут приведены его технические характеристики, кратко описана схемотехника, сделаны тесты, представлены осциллограммы, сделаны полезные выводы и даны рекомендации по практическому применению.

DC-DC преобразователь

(изображение с официального сайта AliExpress , кликнуть для увеличения)

DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V — технические характеристи ки:

Входное напряжение 5 В (разъём USB)
Выходное напряжение 9 / 12 В
Индикация Выходное напряжение, 2 знака
Максимальный ток выхода 1 А (9 В); 0.8 А (12 В)
Выходной разъём Цилиндрический 5.5 мм
Габариты 68*24*15 мм (Д*Ш*В)
Длина кабеля 38.5 см
Дополнительно Переходник на разъём 3.5 мм (1.35 мм внутр.)

Длина устройства в таблице указана с учетом разъёма USB.

Цена на Алиэкспресс на момент составления обзора — около $4.4 с учетом доставки в РФ (ссылка). Цена может меняться в любую сторону, особенно при колебаниях курсов.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Теперь приступим к детальному изучению объекта обзора.

Внешний вид и констру кция DC-DC преобразователя

Устройство состоит из основного блока и неразъёмного кабеля. Кроме того, в комплект приложен адаптер-переходник на «тонкий» разъём (3.5 мм), что может быть полезным для питания некоторых устройств с помощью этого DC-DC преобразователя:

DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - тест и обзор

(кликнуть для увеличения)

На DC-DC преобразователе имеется переключать-ползунок для установки напряжения выхода: 9 или 12 Вольт.

Этот ползунок будет лучше видно в другом ракурсе:

DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V - тест и обзор

Корпус преобразователя затемнён (автомобилисты сказали бы — тонирован), поэтому индикатор напряжения виден, только когда он светится.

Так индикатор показывает напряжение, когда переключатель установлен в положение » 9 V «:

DC-DC преобразователь с 5 В (USB) на 9 и 12 В - индикатор

Индикатор показывает две значащие цифры.

Важная особенность индикатора состоит в том, что он не просто показывает, в каком положении находится ползунок (9 или 12 В), а реально измеряет напряжение на выходе.

Такая индикация не только позволяет пользователю убедиться, что он правильно установил напряжение; но и покажет состояние перегрузки или короткого замыкания.

К сожалению, из-за наличия только двух знаков индикации, в режиме 12 V точность индикации сильно падает (вместо десятых долей Вольта индикатор показывает целые Вольты):

DC-DC преобразователь с 5 В (USB) на 9 и 12 В - индикатор

Но и такая индикация всё равно полезна.

Теперь изучим богатый внутренний мир DC-DC преобразователя, для чего проведём ему вскрытие (разборку). Верхняя крышка преобразователя держится на защёлках, и при должной аккуратности снимается без проблем.

DC-DC преобразователь с 5 В (USB) на 9 и 12 В - разборка

«Сердце» преобразователя — восьминогая микросхема FP5 1 39. Собственно, она и выполняет преобразование вместе с сопутствующей обвязкой. Если кого заинтересует описание этой микросхемы ( datasheet) , то с ним можно ознакомиться по этой ссылке (там же и типовые схемы включения).

Преобразование осуществляется по стандартной схеме с индуктивностью, работающей на повышение напряжения.

Вторая микросхема на плате, расположенная под индикатором, — это аналого-цифровой процессор. Он одновременно и измеряет напряжение, и отображает его на светодиодном индикаторе.

Микросхема аналого-цифрового процессора не имеет маркировки, и, по большому счёту, её тип не важен.

Испытания DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В

Для начала — несколько осциллограмм, отражающих процесс преобразования напряжения, снятых на «активном» выводе индуктивности.

1. Режим 9 В, ток выхода 50 мА:

Частота преобразования в большинстве режимов близка к 425 кГц.

2. Режим 9 В, ток выхода 0.84 А:

3. Режим 12 В, ток выхода 0.63 А:

К внутренним осциллограммам преобразователя никаких претензий нет: всё работает в точном соответствии с теорией.

Следующие осциллограммы покажут пульсации на выходе устройства.

1. Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 50 мА:

2. Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 840 мА:

Обратите внимание, что масштаб по вертикали на последних двух осциллограммах — разный.

Причем на последней осциллограмме уровень пульсаций — очень большой. Вероятно, установленных внутри преобразователя конденсаторов не достаточно, чтобы качественно сгладить напряжение на выходе.

Мораль из этого: если питаемое от преобразователя устройство критично к уровню пульсаций, то на нём должны стоять конденсаторы для «добивания» пульсаций. Скорее всего, они там уже заранее напаяны в нужном количестве, но удостовериться в этом не помешает.

Следующая проверка — работа на нагрузку. В качестве нагрузки использовался проволочный переменный резистор мощностью 25 Вт (дёшево и сердито).

Питание преобразователя осуществлялось от зарядного устройства для смартфона с напряжением 5 В и допустимым током до 2 А.

Режим 9 Вольт: (измерения проводились по шагу входящего тока с интервалом 0.5 А):

I нагр., А U нагр., В I вх., А U вх., В КПД, %
0.23 9.12 0.5 4.99 84
0.46 8.95 1.0 4.98 83
0.65 8.98 1.5 4.97 78
0.84 8.86 2.0 4.97 75

Напряжение на нагрузке снималось именно на самой нагрузке, т.е. с учетом потерь в кабеле.

Что оказалось интересным в процессе измерений: при больших токах в нагрузке (две нижние строчки таблицы) показания индикатора на преобразователе выросли с 9.2 В до 9.3 В.

Возможно, в схеме предусмотрена какая-то система компенсации потерь в кабеле, слегка повышающая напряжение на выходе при повышении выходного тока.

Далее — проверка работы на нагрузку в режиме 12 В:

I нагр., А U нагр., В I вх., А U вх., В КПД, %
0.17 12.04 0.5 4.99 82
0.34 11.98 1.0 4.98 82
0.49 11.93 1.5 4.97 78
0.61 11.89 2.0 4.96 73

В среднем КПД преобразователя в режиме 12 Вольт получился чуть ниже, чем в режиме 9 Вольт, что тоже соответствует теории.

Следующий пункт испытаний — проверка на максимальный отдаваемый ток и защиту от короткого замыкания.

В режиме 9 Вольт защита от перегрузки сработала при токе в 1.05 А. При этом напряжение на выходе упало до 4.6 В, и оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.

В режиме 12 Вольт защита от перегрузки сработала при токе ровно в 0.8 А. При этом напряжение на выходе аналогично упало до 4.6 В, и точно так же оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.

Окончательный диагноз DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В

Преобразователь показал себя с исключительно положительной стороны.

Во-первых, надо отметить, что он подтвердил все заявленные параметры. Он способен отдать ток заявленной величины, и при этом напряжение на выходе поддерживается с достаточно высокой точностью.

Во-вторых, он обладает простой, но крайне полезной индикацией, что позволит исключить ошибки с установкой выходного напряжения; а заодно покажет состояние срабатывания защиты от перегрузки, если таковое событие случится.

При этом он удобен и весьма недорог для своей функциональности.

Недостаток только один: высокие пульсации, особенно при больших токах нагрузки.

Способ борьбы с пульсациями известен. Он — древний, как мир: добавление к питаемой нагрузке помехоподавляющих конденсаторов. Впрочем, большинство устройств уже их содержат «на борту» и никаких действий от пользователя не потребуется.

Рекомендации и предупреждения.

При питании преобразователя от сетевого адаптера (например, «зарядки» для телефона) рекомендуется использовать преобразователь не более, чем на 80% от максимально-допустимого выходного тока. Тем более, что редко какая «зарядка» поддерживает ток выхода свыше 2 А, что необходимо для отдачи преобразователем максимальной паспортной мощности.

При питании преобразователя не от «зарядки» для телефонов, а от USB- порта компьютера, надо помнить об ограничении тока нагрузки для USB- портов.

Для порта USB 2.0 оно составляет 500 мА, а для USB 3.0 — 900 мА.

Соответственно, максимальный ток нагрузки для преобразователя составит при питании от порта USB 2.0 — до 0.23 А в режиме 9 V и до 0.17 А в режиме 12 V ; при питании от порта USB 3.0 , соответственно, до 0.4 А в режиме 9 V и до 0.3 А в режиме 12 V .

Где купить: например, у этого продавца на AliExpress ( около $4.4) с учетом доставки в РФ . Если у других продавцов этот же преобразователь будет стоить дешевле, то тоже можно брать (товар одинаковый, но следите за стоимостью доставки!).

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Кроме DC-DC преобразователей с фиксированными выходными напряжениями, на Aliexpress предлагаются преобразователи для порта USB и с регулировкой выходного напряжения в широких пределах. Например, такой:

Регулируемый DC-DC преобразователь 1 В - 24 В

Этот понижающе-повышающий DC-DC преобразователь позволяет плавно регулировать выходное напряжение в пределах от 1 до 24 Вольт при выходной мощности до 3 Вт. Купить можно у этого продавца на Aliexpress , цена — около $ 4 с учётом доставки.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

При тестировании преобразователя использовался осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Искренне Ваш,
Доктор
30 апреля 2020 г.
Последнее изменение страницы — 15.03.2021.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов — в Ваших же интересах!

 Доктора! (Администрация сайта — контакты и информация)
Группа SmartPuls.Ru Контакте — анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *