Преобразователи для низких напряжений.
1. Идея и кремниевый транзистор.
2. То же, только с германиевым транзистором.Упрощаем и сравниваем.
3. Возвращаемся к кремнию. Работаем над КПД.
4. Полевой транзистор.
5. Стабилизируем выходное напряжение.
6. Полевой транзистор и снова о КПД.


Не так, что бы я был большим любителем германиевых транзисторов, которые к тому же не выпусакются на сегодняшний день. Но для полноты картины необходимо сравнить германиевый транзистор и кремниевый в качестве сердца преобразователя. Возможно это даст возможность упростить схемотехнику, если речь идет о нескольких преобразователях.

Напомню, что речь шла о схеме ниже, которая была собрана и испытана.
Эту схему, с кремниевым трнанзистором, максимально упрощаем и собираем в OrCAD.

И переводим на германиевый транзистор. У меня нашлись 2N404, но это не имеет значения. Любимый транзистор МП39Б будет работать точно так же.Вместе с транзистором меняем полярность батареи и светодиода. Трансформатор с меньшим количеством витков (значения не имеет).

Электролитический конденсатор (паралельно батарее) и подстроечный резистор на 20 кОм (между окончанием первичной обмотки и минусом батареи) на схеме не показаны.


*** Уже сейчас, можно сделать батарею из алюминиевой банки из под пива и именно этот преобразователь будет работать. Как это выглядит можно посмотреть здесь или на этой страничке.

Напряжение на базе работающего германиевого транзистора около 0,2V. Около этого же напряжения снят следующий график, показывающий ток потребляемый схемой в зависимости от напряжения питания.


Осциллогарф позволяет получить более полную картину того, что происходит в преобразователе. Поэтому общий провод подключаем к минусу конденсатора, второй канал к его плюсу (0,5В/дел.). Первый канал на коллекторе транзистора (0,02В/дел.). Это дает некоторую ошибку на первом канале, тк мы наблюдаем напряжение питания плюс напряжение генератора, но заначения это не имеет. На экране осциллографа это выглядит так.


Простой результат заключается в том, что блокинг генератор на германиевом транзисторе «запускается» и прекращает генерацию на одном и том же напряжении питания. В данном случае это 40 mV ( 0,04 В ). Добавив, в базовую цепь, резистор и конденсатор (R1,C2 на схеме выше) и подобрав их значения, можно опустить заднюю границу до 20 mV, но врядли это понадобится в будущем.

Для полноты картины необходимо сравнить оба генератора. Это проще сделать совместив два графика зависимости тока потребления от напряжения на преобразователе для кремниевого и германиевого транзисторов.


Из последнего графика делаем выводы самостоятельно.

Выпрямительные диоды сильно влияют на общий КПД схемы. Для примера.

Последняя схема становится полезной с напряжения 0,3V и током через светодиод - 0,2mA. С выпрямительным диодом BAT65, у которого падение напряжения в открытом состоянии около 0,2V общее КПД схемы достигает 65%. Для 1N4148, с падением 0,8V - 55%.

Для меня важно следующее:

1.                  Все блокинг генераторы работают, если правильно подключить обмотки.

2.                  Генератор на кремниевом транзисторе начинает работать с 0,43 V и заканчивает при 0,3V. Полезным становится с напряжения 0,5V, когда вырабатывает достаточно напряжения для работы светодиода.

3.                  Генератор на германиевом транзисторе работоспособен с 0,04 V, но полезен с 0,3V.

4.                  Если напряжение на источнике питания никогда не превысит 0,45 V, то преобразователь на кремниевом транзисторе использовать бессмысленно. Примером може служить элемент Пельтье, с выходным напряжением 0,05 V на градус Цельсия (разницы температур между горячей и холодной сторонами). Те, если разница температур не достигнет 0,43(V) / 0,05(V/’C)=8,6’C, то генератор не сможет начать работу. При этом же напряжении, генератор на германиевом транзисторе будет выдавать 2,8V, 1mA

На этом, с первой частью проекта, мы закончили. Настало время убрать на рабочем столе, в центре которого лежат телефонные фильтры из которых извлечены трансформаторы.



И по ходу дела, несколько мыслей.

  1. Преобразователь от LT – «прямоходовой». Остальные преобразователи – «обратноходовые».
  2. Релаксационный генератор работает не на магическом сочетании деталей, а на принципе положительной обратной связи.
  3. Если запустить такой генератор без нагрузки, то транзистор будет убит напряжениями самоиндукции.
  4. Трансформаторы на стержневом сердечнике выбраны из расчета не допустить остаточной намагниченности.
  5. Трансформатор на ферритовом кольце, без зазора, убивает и без того низкое КПД.
  6. Данные по выходному напряжению ТермоЭлектроПреобразователей - https://www.ferrotec.com/technology/thermoelectric/thermalRefAA (saved data from ferrotec.com, just in case, here)

SK 2014

Make a Free Website with Yola.