У нашей семьи есть клочок земли – мы называем его «огородик» - прямо возле аэропорта «Шереметьево». Участок нельзя полностью оформить, мы владеем им на «птичьих правах». Но, так как власти никак не могут придумать, что с этой землёй делать, нас не гонят уже более 15 лет. В отличие от «настоящей» дачи, куда ехать по пробкам минимум два часа, до «огородика» можно добраться из нашей квартиры в Химках за 15 минут. Это очень жирный плюс, так как на этот участок можно приезжать хоть каждый день.
Поэтому мы любим бывать там. Мама выращивает зелень и цветы (разумеется, исключительно для удовольствия), я же просто отдыхаю от городской суеты. На участке есть сарайчик, где можно укрыться от дождя и ветра. Провести электричество нет никакой возможности, да не сильно и надо: вскипятить чайник можно на газу, а для освещения и зарядки мобильников я организовал низковольтную сеть на базе старого автомобильного аккумулятора. Раз в неделю его приходится увозить в город и заряжать.
Как и многие пенсионерки, моя мама очень любит смотреть телесериалы. И поэтому иногда возникает дилемма – ехать на «огородик» или остаться дома. И я подумал, что эта проблема решаема.
У нас есть маленький «кухонный» телевизор LG 22MA53V, который теперь редко используется. И я подумал: почему бы не попробовать подключить его на «огородике»? Телевизор имеет встроенный цифровой декодер формата DVB-T2, уровень сигнала на участке достаточный, чтобы принимать в отличном качестве два десятка каналов на обычную штыревую антенну. Эта модель имеет внешний адаптер питания, но вот только загвоздка в том, что напряжение питания телевизора – 19В. Как же запитать телевизор от аккумулятора со стандартным напряжением 12В? Но выход есть: нужен повышающий преобразователь напряжения. Конечно, можно спроектировать его самостоятельно, но это займёт время, которого всегда не хватает. Но на помощь, как обычно, приходит компания Мастер Кит. В их каталоге был найден преобразователь питания PW842, который должен был идеально подойти для решения моей задачи.
К модулю вернёмся чуть позже, для начала же выясним, реализуема ли эта идея вообще.
Параметры питания приведены на шильдиках телевизора и адаптера.
Я выделил красной рамочкой самую важную для нас информацию, а именно напряжение и ток, необходимый для нормальной работы телевизора: 19В 2.1А (максимум). Также приведена информация о полярности питания в штекере: исходя из пиктограммы, «+» должен быть в центральном гнезде штекера, как чаще всего и бывает. Но цена ошибки может быть очень большой, поэтому надо проверить это мультиметром.
Убеждаемся, что «+» действительно в центре и напряжение на выходе адаптера также близко к заявленным 19В (здесь и далее отклонения напряжения до 5…10% от номинала являются вполне допустимыми, техника спроектирована с учётом таких погрешностей).
Теперь проверим работу телевизора от альтернативного блока питания 19В. Надо проверить реальный потребляемый ток, а также саму возможность такой работы. Например, в блоках питания ноутбуков Dell встроены чипы-идентификаторы. Кроме собственно напряжения, адаптер питания передаёт в ноутбук уникальную кодовую команду, разрешающую включение аппарата; таким образом, работа возможно только совместно с оригинальным блоком питания. Если и разработчики LG пошли этим путём, моя задача сильно бы осложнилась.
Я использовал лабораторный блок питания Mastech с возможностью плавной установки выходного напряжения. Во время настройки у меня не было подходящего разъёма питания, но я нашёл такое решение: «+» питания я подавал в центральное гнездо штекера питания телевизора через игольчатый щуп в виде «скрепки», а «-» питания подключал к металлическому шасси телевизора. Телевизор включился, потребляемый ток составил около 1.15 А. Ни в каких режимах работы (даже на максимальной яркости и громкости звука) ток потребления от напряжения 19В не составил более 1.4А, поэтому штатный блок питания 2А имеет запас мощности. Щуп от мультиметра, воткнутый в антенное гнездо, использовался в качестве антенны (этого достаточно, так как Останкинская башня видна из окна моей квартиры).
Теперь можно строить преобразователь питания из 12В в 19В на основе модуля Мастер Кит PW842.
Модуль поставляется в пластиковом блистере, который надёжно защищает содержимое от превратностей доставки. В комплекте сам преобразователь питания и инструкция. Очень удобно, что инструкции ко всем наборам Мастер Кит доступны на их сайте www.masterkit.ru , так что в случае потери инструкции её всегда можно скачать.
Сам модуль небольшого размера: 60х50х22 мм, и я проверил это советской деревянной линейкой, изготовленной по ГОСТ :). На лицевой стороне платы размещены разъёмы для подключения входного и выходного напряжений, светодиод, индицирующий наличие выходного напряжения, и многооборотный подстроечный резистор для плавной регулировки выходного напряжения. Мощный полевой транзистор и диодная сборка выпрямителя размещены на радиаторах.
Схемы модуля в инструкции и на сайте Мастер Кит не приводится. Я нашёл в сети Интернет очень похожую схему. Не могу гарантировать 100% соответствие, но для понимания принципа работы преобразователя она подойдёт.
Схема теоретически должна выдержать кратковременные замыкания и превышения напряжения, но во избежание выхода её из строя и лишения гарантии на практике лучше это не проверять.
На нижней стороне платы имеется перемычка для установки диапазона входного напряжения: 10-32В (запаяна по умолчанию, именно этот диапазон использовался в моём случае) или 8-16В (при необходимости надо перепаять перемычку).
Для начала проверим работу модуля без нагрузки, на холостом ходу. Подав на вход преобразователя PW842 напряжение 12В, подстроечным резистором я добился напряжения на выходе 19В. На дисплее блока питания видно, что на холостом ходу преобразователь потребляет минимальный ток – 0.02А (20 мА).
Теперь необходимо убедиться, что преобразователь не только повышает напряжение до необходимой величины, но и стабилизирует его. Не трогая больше подстроечный резистор, поднимаем входное напряжение до 17В и убеждаемся, что напряжение на выходе осталось неизменным – 19В.
Важно понимать, что данный преобразователь является повышающим, он не может выдавать напряжение на выходе ниже входного. Если напряжение на входе превысит 19В и составит, например, 22В, то напряжение на выходе будет равно напряжению на входе, то есть те же 22В. Это может вывести подключенное к преобразователю оборудование из строя, помните об этом!
Но на практике при питании от АКБ напряжение на входе не может превысить 14В, поэтому такой ситуации не возникнет.
Я также проверил диапазон регулировки напряжений: при входном напряжении 14В максимальное напряжение на выходе схемы составило 46 Вольт, что даже несколько выше заявленных 45 Вольт. Как и заявлено, схема преобразователя стабильно запускалась от напряжения 10 Вольт, что соответствует напряжению практически полностью разряженной АКБ. Если необходимо запускать преобразователь от напряжения 8 Вольт, потребуется перепаять перемычку на плате преобразователя. Правда, в этом случае входное напряжение не должно превышать 16В.
Теперь, ещё раз убедившись в том, что на выходе модуля выставлено напряжение 19В, подключим преобразователь к телевизору. Для проверки параметров работы преобразователя я использовал два мультиметра (на фото Metex работал в качестве вольтметра, Fluke – как амперметр). Включаем – работает!
Вас может удивить то, что потребляемый ток на входе и выходе схемы отличаются (2.09А и 1.319А, соответственно). Но никакой мистики тут нет, если вспомнить про различие напряжений на входе и выходе схемы. Посчитаем потребляемую преобразователем мощность: 12.3х2.09=25.7 Вт. Теперь узнаем мощность, потребляемую телевизором: 18.97х1.319=25.0 Вт. Всё сходится! Более того, действует закон сохранения энергии, согласно которому мощность на выходе преобразователя не может быть больше потребляемой. В данном случае КПД схемы преобразователя примерно равен (25/25.7)*100=96%. Что-то даже очень много, обычно КПД подобных схем не превышает 90%. Вероятно, в моих измерениях имеются погрешности, но в данном случае это не важно.
На всякий случай я убедился в стабильности работы системы при превышении входного напряжения до 18.4В (на практике при питании от АКБ, конечно, такой ситуации не случится).
Система работала около часа, периодически я проверял все параметры. После часа работы я измерил пирометром температуру компонентов схемы: она не превышала 43С при температуре в комнате 23С. Температура радиатора в норме, дополнительное охлаждение не требуется.
Но при необходимости можно организовать активное охлаждение схемы. На нижней стороне платы имеются контактные площадки для установки напряжения внешнего вентилятора:
- если замкнуть каплей припоя левую и центральную по рис.7. площадки, то подаваемое на кулер напряжение будет равно выходному напряжению (в данном случае – 19В);
- при замыкании правой и центральной площадок напряжение на контактах «FAN» будет равно входному напряжению (в данном случае – 12В, что предпочтительнее, так как соответствует рабочему напряжению большинства кулеров).
В качестве вентилятора удобно использовать малогабаритный компьютерный кулер напряжением 12В. По опыту работу с преобразователем, применение кулера целесообразно при нагреве радиаторов модуля выше 60С. Такая температура достигается при мощности преобразования выше 40Вт.
Напомню, что в наших экспериментах при входном напряжении 12В и токе потребления 2А потребляемая мощность составила около 24 Вт. Температура радиаторов при этом после часа прогрева не превышала 43С. Поэтому в данном случае можно отказаться от активного охлаждения. Однако в каждом конкретном случае решение о необходимости применения активного обдува схемы надо принимать индивидуально. Например, в случае размещения модуля в корпусе его охлаждение ухудшится, поэтому даже при небольшой мощности преобразования (как в данном случае), возможно, будет целесообразно дополнить схему кулером.
Итак, работа преобразователя проверена. В дальнейшем, чтобы придать преобразователю законченный вид, его можно разместить в корпусе. Я этого пока не делал, но в теории подойдёт корпус Мастер Кит BOX-KA12.
Возможно, подойдут и другие варианты корпуса (в ассортименте Мастер Кит их несколько десятков), но не стоит пытаться «впихнуть» преобразователь в самый маленький корпус: в таком случае резко ухудшится температурный режим модуля. В корпусе желательно просверлить несколько вентиляционных отверстий. Если будет необходимо, разместите в корпусе миниатюрный кулер для обдува преобразователя.
Штекер питания для подключения к моему телевизору имеет такие параметры: внешний диаметр – 6 мм, внутренний диаметр – 4.2 мм, с центральной иглой-контактом. Скорее всего, подойдёт такой штекер артикул 3-248 из каталога Чип и Дип.
Преобразователь со штекером питания телевизора и входными клеммами соединяется любыми гибкими проводами, способными пропускать ток не менее 2 Ампер.
В качестве аккумулятора можно использовать старый автомобильный аккумулятор, который мог потерять способность отдавать необходимый для запуска стартера высокий ток в десятки ампер, но вполне годный для работы под небольшой постоянной нагрузкой. «Крокодилы» для подключения к аккумулятору 12В можно приобрести в любом автомагазине.
На этом пока всё. Хочу отметить, что таким же образом можно организовать питание от батареи 12В или бортовой автомобильной сети 14В ноутбуков и мониторов, многие из которых имеют штатное напряжение питания 19В. Поэтому надеюсь, что эта статья о моём опыте применения преобразователя питания PW842 будет полезна многим радиолюбителям и «самоделкиным».
Автор- Константин Феколкин, июнь 2019 г.
