Предлагаемое вниманию устройство предназначено для аварийного питания электронных устройств от резервного источника при пропадании напряжения в сети (например, генератора и счетчика импульсов электронных часов, установленных в автомобиле).

Рис.1.

Преобразователь (см. рис.1.) содержит резервную аккумуляторную батарею GB1, задающий генератор на элементах DD1.1—DD1.3, двухразрядный счетчик на D-триггерах DD2.I, DD2.2, двойной четырех канальный мультиплексор DD3 и емкостный накопитель-делитель конденсаторы С2 - С5.

При наличии напряжения в бортовой сети устройство работает в режиме деления ее напряжения и подзарядки батареи GB1.

Буферный режим обеспечен двунаправленным мультиплексором DD3, который поочередно подключает батарею параллельно одному из конденсаторов С2 — С5 емкостного делителя напряжения. В результате батарея заряжается до напряжения, равного четверти напряжения бортовой сети.

В момент пропадания напряжения в сети преобразователь автоматически переходит в режим умножения напряжения резервной батареи. В этом режиме конденсаторы С2 - С5 через мультиплексор DD3 последовательно заряжаются от батареи GB1, а поскольку они соединены последовательно, на выходе устройства создается напряжение, равное учетверенному напряжению батареи, которое питает не только обслуживаемое электронное устройство, но и микросхемы самого преобразователя.

Сигналы управления мультиплексором поступают с выходов счетчика (DD2.1, DD2.2), который через буферный элемент DD1.3 подключен к выходу генератора импульсов с частотой следования около 5 кГц. Поскольку в режиме умножения напряжения узлы преобразователя питаются его выходным напряжением, для первоначального запуска необходимо кратковременно подать в цепь питания напряжение бортовой сети. После самовозбуждения генератора преобразователь работает от батареи GB1.

Если устройство предполагается использовать в качестве резервного источника питания электронных часов, генератор на элементах DD1.1, DD1.2 может и не понадобиться: его вполне можно заменить задающим генератором часов. Это позволит снизить потребляемый преобразователем ток до 10...20 мкА.

Как показала проверка, при использовании батареи GB1 из, трех соединенных последовательно аккумуляторов Д-0,25 выходное напряжение преобразователя на нагрузке сопротивлением 68 кОм (ток нагрузки — 150 мкА) равно 10,1 В, а в режиме холостого хода — 10,8 В.

При установке устройства в автомобиле для аварийного питания часов на микросхемах серии К561 допускается подключение его к бортовой сети напряжением 12В через развязывающий диод, предотвращающий перегрузку преобразователя.

Преобразователь не нуждается в налаживании, однако необходимо иметь в виду, что напряжение резервной батареи не должно превышать 4 В. В противном случае амплитуда выходного (умноженного) напряжения превысит максимально допустимое напряжение входных сигналов для микросхем серии К561, что приведет к выходу их из строя.

Отсутствие в преобразователе развязывающих диодов и транзисторных ключей обеспечивает КПД, достигающий 80...90 %. Простота, обратимость функций, возможность реализации буферного режима для резервного источника с малой ЭДС позволяют использовать описанный преобразователь напряжения как аварийный источник питания устройств с памятью.

Для того чтобы устранить вероятность перезарядки батареи GB1, целесообразно стабилизировать напряжение питания устройства, выбрав его таким, чтобы напряжение на выводах 3 и 13 мультиплексора не превышало напряжения батареи GB1. В том случае, когда включение резервного источника — событие редкое и кратковременное, для предотвращения перезарядки батареи достаточно последовательно с ней включить токоограничивающий резистор, шунтированный диодом. Резистор подбирают из условия обеспечения зарядного тока, равного току саморазрядки. В режиме умножения напряжения батарея оказывается подключенной к мультиплексору через открытый диод.

А. Онышко, В. Кичатов

Материал подготовил С. Струганов (UA9XСN).