Через енергетичної ненажерливості вертольота, навіть лужні батарейки вмирали дуже швидко. Заміна лужних батарейок NiMH акумуляторами принесла нові проблеми: напруга акумулятора близько 1.4 В, але тільки відразу після зарядки, і швидко знижується до 1.2 В.
Сумарного напруги акумуляторів виявилося мало для підзарядки акумулятора вертольота. З'явилася ідея зробити підвищувальний перетворювач за розміром в один елемент АА, встановити його замість одного акумулятора і отримати від п'яти акумуляторів напруга, еквівалентну шести лужним батареям.
Цей пристрій можна використовувати для модернізації батарейних відсіків з кількістю осередків від 4 до 10. При цьому знадобиться від 3 до 9 перезаряджаються акумуляторів. Якщо використовувати електролітичні конденсатори на 35 В, можна підвищити цю кількість до 20. У схемі може використовуватися практично будь-яка мікросхема імпульсного перетворювача.
Вихід по току використовуваної мікросхеми LT1172 становить близько 500 мА, але заміною мікросхеми на LT1170 він може бути збільшений до 2 А. На Рис.1 показаний батарейний відсік на чотири осередки. В одній з комірок встановлена макетна друкована плата, на якій зібрана схема пристрою. Акумулятори повинні бути встановлені в осередку, починаючи від негативного вихідного контакту, а на позитивному контакті встановлюється плата перетворювача (див. Рис.2).
Рис.1. Перетворювач встановлений замість одного акумулятора і підвищує вихідну напругу до рівня сумарного напр2яженія чотирьох лужних батарейок (4 × 1.5 В = 6 В).
Рис.2. Принцип роботи пристрою.
Рис.3. Принципова схема.
Перетворювач виробляє напругу UBoost, яке підсумовуючись з вхідним UIN дає вихідну напругу UOUT. У таблиці (див. Нижче) показано, наскільки необхідно підвищити напругу в залежності від числа елементів живлення. Максимальна кількість елементів обмежена номінальною напругою електролітичних конденсаторів. Мікросхема LT1172 може функціонувати до 36 В, але для економії місця встановлені електролітичні конденсатори на 16 В, які обмежують вихідна напруга рівнем в 13.5 В (8 акумуляторів замість 9 лужних батарейок).
Формула для обчислення значення напруги UBoost:
UBoost = 2.4 В + (0.3 В × (n - 3)),
де n = від 4 до 10 акумуляторів.
UBoost = 2.4 В + (UIN - 3.6 В) × 0.3 / 1.2 В.
Вихідна напруга визначається за формулою:
UOUT = UIN + UBoost.
Контролер LT1172 працює в цій конструкції, як класичний підвищує перетворювач. Але є і відмінності. У типовою схемою включення на виході застосовується резистивний дільник для регулювання напруги UOUT через зворотний зв'язок на вхід FB. Тут же вихідна напруга залежить від UBoost (див. Рисунок 2). Транзистор Т1 разом з резистором R1 утворюють генератор струму, пропорційного різниці напруг (UBoost - 0.7 В) / R1. Поки напруга на емітер T1 нижче напруги пробою стабілітрона D3, весь струм буде текти через резистор R2 на землю. Падіння напруги на резисторі R2 порівнюється з напругою 1.24 В внутрішнього опорного джерела мікросхеми LT1172. Якщо R2 = 1.24 кОм, через R1, T1 і R2 буде текти струм 1 мА, і схема буде в рівновазі.
На резисторі R1 цей струм створює падіння напруги 1.69 В, яке в сумі з напругою 0.7 В переходу база-емітер транзистора дає UBoost, рівне 2.4 В. Саме таке підвищує напругу необхідно для заміни чотирьох батарейок трьома акумуляторами (див. Таблицю).
При збільшенні кількості осередків значення UBoost має бути збільшено на 0.3 В для кожної додаткової осередки. Це досягається завдяки стабілітрону D3 і резистору R4. Коли напруга на емітер транзистора Т1 більше 4.3 В (сума UIN і напруги база-емітер транзистора), стабілітрон D3 пробивається і від джерела струму через D3 і R4 відводиться деяка його частка. Значення резистора R4 може бути розраховане таким чином, що на кожен додатковий елемент живлення зі збільшенням UIN на 1.2 В, UBoost збільшується на 0.3 В або на 25% (0.3 В /1.2 В × 100). Нагадаємо, що напруга UBoost одно UR1 + 0.7 В. Тобто при розрахунках враховується опір резистора R1 в 1.69 кОм.
Отже, формула для розрахунку R4:
n × 0.3 В / 1.69 кОм = n × 1.2 В / R4
n скорочуємо, тоді:
R4 = 1.2 В / 0.3 В × 1.69 кОм = 6.8 кОм
Отже, R4 = 6.8 кОм і стабілітрон D3 на напругу 4.3 В.
У зв'язку з тим, що стабілітрон на 4.3 В відсутній в бібліотеці елементів схемного емулятора, при моделюванні і макетування схеми були використані стабілітрон на 4.7 В і резистор R4 номіналом 6.2 кОм.
На закінчення треба сказати, що підвищує схема може бути відключена за допомогою вимикача, встановленого на «земельному» дроті.
Переклад: Андрій Гаврилюк на замовлення РадіоЛоцман