(150-250V) DC-DC dönüştürücü devresi
Çeşitli hibrit cihazlar (yani yarı iletkenlerin ve vakum tüplerinin aynı anda çalıştığı tasarımlar) geliştirilirken, genellikle düşük voltajlı bir kaynaktan (9...12 V) yüksek anot besleme voltajı (150...250 volt) elde etmek gerekir.
Bunu yapmanın en kolay yolu, endüktif enerji depolama aygıtı ile trafosuz bir gerilim dönüştürücü kullanmaktır.
Bu tip DC-DC dönüştürücüler için MAX1771, MC34063 ve benzeri çeşitli özel IC çipleri kullanılabilir. Ancak çoğu geliştiriciye göre tercih edilen seçenek MAX1771 IC'dir. Bu çip, çeşitli yapılandırmalarda yüksek verimlilik elde etmek için alışılmadık bir darbe genişlik modülasyonu (PWM) şemasını kullanır ve dahili yük akımı sınırlayıcısının ek avantajına sahiptir.
Ayrıca MAX1771 harici frekans ayar elemanlarına ihtiyaç duymaz, geniş bir besleme voltajı aralığına (2...16,5 V), yüksek (300 kHz'e kadar) saat frekansına ve harici bir MOSFET transistörünü kontrol etmek için dahili bir sürücüye sahiptir.
Yüksek gerilimli DC-DC dönüştürücünün şeması Şekil 1’de gösterilmiş olup, veri sayfasında verilen konfigürasyondan pratik olarak hiçbir farkı yoktur.
Şekil 1 MAX1771 üzerindeki yüksek gerilimli DC-DC dönüştürücünün şematik diyagramı
Modül, 300 kHz'e kadar anahtarlama frekansında çalışan ve minyatür yüzeye monte bileşenlerin kullanımına olanak tanıyan MAX1771 DC-DC kontrolörüne dayanmaktadır.
Çıkış voltajı R4 potansiyometresi kullanılarak seçilir ve 150...250 V DC aralığındadır. IRF740A kullanıldığında 180 V çıkış geriliminde maksimum çıkış akımı en az 50 mA'dir ve maksimum çıkış akımını bir miktar artırmanız (veya verimliliği iyileştirmeniz) gerekiyorsa transistörü IRF644PBF ile değiştirmelisiniz.
MAX1771 IC'nin harici bir N-kanal MOSFET'i kontrol ettiğini ve bir endüktör ve hızlı bir diyot yardımıyla yüksek bir voltaj oluşturulduğunu belirtelim. Cihazın yüksek verimliliğinin sağlanması için MOSFET transistörünün düşük RDS'ye, diyotun çok hızlı (Trr < 50 ns) ve kapasitörlerin düşük ESR'ye sahip olması gerekir. 50 mA'den büyük çıkış akımları için, L1 indüktörü yaklaşık 2 A'lik maksimum sürekli akım için derecelendirilmelidir. EPCOS B82479 gibi indüktörler bu spesifikasyona uygundur ve bu devrede çok iyi çalışır.
Eğer devrenizin yeterince stabil olmadığını düşünüyorsanız (örneğin elinizi yaklaştırdığınızda bobinden ıslık sesi duyuyorsanız veya çıkış voltajı değişiyorsa), o zaman FET'in gate terminalinin etrafına bir ferrit boncuk yerleştirmelisiniz.
Şekil 2’de elemanların dizilimi ile birlikte bir baskılı devre kartı örneği gösterilmektedir. Kartın boyutları yaklaşık 4 cm x 3 cm’dir.
Şekil 2 MAX1771 tabanlı DC-DC dönüştürücünün baskılı devre kartı.
Kartın arka tarafında, ön taraftaki toprağa birkaç delik aracılığıyla bağlanan topraklama düzleminin çoğaltılmasını görebilirsiniz. Her bir via genellikle birkaç yüz mA'i kaldırabilir ve güç bileşenlerinden 2 A'ya kadar akım geçebildiğinden, toprağa iyi bir düşük empedanslı yol sağlanmalıdır. Arka tarafta neredeyse hiç sinyal izi bulunmadığından topraklama yüzeyi tek bir düzlemden oluşmaktadır.
Verilen yüksek gerilimli DC-DC dönüştürücünün MAX1771 IC ve IRF740A transistörü üzerindeki verimi 180 V çıkış voltajı ve 50 mA yük akımında (Pout = 9 W) yaklaşık %74'tür.
Daha pahalı olan 2SK3772 kullanıldığında verimlilik önemli ölçüde artıyor ve verimlilik zaten %87'ye ulaşıyor, üstelik 130 mA çıkış akımıyla (Pout = 23,4 W).
