10.12.2013 Преобразователь для питания свечи отопителя
img_5323_small.jpg img_5324_small.jpg img_5325_small.jpg img_5326_small.jpg img_5327_small.jpg
img_5329_small.jpg img_5331_small.jpg img_5332_small.jpg img_5333_small.jpg img_5335_small.jpg


- ВНИМАНИЕ:ОШИБКА в разводке - забыта 1 ножка микросхемы, соединить коротеньким проводничком с контактом OUT

Autor - http://gorbunov.narod.ru/grubka.html

Все пользователи родной ЗАЗ/ЛУАЗ печки знают, как много она кушает при розжиге. Просто неприлично много, особенно если учесть штатный маломощный генератор. А находящаяся в запущенном состоянии печка еще плохо разжигается, и эти 16А в зимнюю пору приводят к разряду аккумулятора.

При внимательном рассмотрении видим свечу накаливания 4В 16А, и гасящее сопротивление с нею последовательно. На нем выделяется мощность 8В * 16А = 128Вт - больше, чем все остальные приборы, вместе взятые. Для самой свечи нужно 4В * 16А = 64Вт. Чем руководствовались конструкторы, когда ставили такую свечу - загадка. Единственное, что приходит в голову - чтобы у свечи, навитой толстым проводом, была больше тепловая инерция. Ходят слухи, что есть подобная свеча на 12В, но я ее никогда не видел. Ну, а гасящее сопротивление - стандартное ( и единственное ) решение для техники 50-х годов.

Один из способов решения проблемы - искровой розжиг. Его ЗАЗоводы применяли много лет. Кушает мало, разжигает быстро, но вот надежность розжига, говорят, хромает. Не пробовал, поэтомы последнее утверждение может быть спорным. Ставить рядом с печкой катушку зажигания, коммутатор на нее, переделывать свечу - мне стало лень. Уже давно есть импульсные преобразователи напряжения с неплохим КПД, которые и свечу накаливания запитают нормально, и из бортсети вытянут немного. По этому пути я и пошел. Кстати, одна из схем искрового розжига ( правда, жутко корявая ) есть в Радио 9/2003, по-моему.Не пойму, почему люди стремятся поставить в управление катушкой зажигания хилые низковольтные транзисторы. Это заставляет искуственно ограничивать ток катушки, напряжение выхода, энергию искры - ради чего? Даже нищетой это не обьяснить.

Путь был длинен. Времени это все делать мало, причем летом, когда времени больше, про печку как-то не вспоминается. В общем, начал я с обычного двухтактного преобразователя с трансформатором. Схема состояла из TL494, двух транзисторов - драйверов, и двух мощных транзисторов КТ908, трансформатора на кольце 28мм, выпрямителя на диодах из +5В канала ИБП от компьютера. На полевики я пожмотился ( за ними еще на базар ехать: ), мощности преобразователь давал мало, транзисторы грелись, вылетали как семечки. Вообще, это было из первых моих опытов по мощным преобразователям напряжения, и наступил я на все грабли, какие мог. Довести можно было, но места это хозяйство занимало много - примерно, как катушка зажигания. Не понравилось. Серьезнее надо к процессу подходить

Следующей мыслью был понижающий импульсный стабилизатор. Дмитрий ака Dmityu мне прислал схему на 5В 10А, с полевиком вместо коммутирующего диода. Долго я на нее смотрел, думал, где добыть полевики ( ну, с этим проблем особо не было, но цена на них удручала ), пермаллоевые кольца ( тоже присмотрел - потом уже ), танталловые кондеры. Потом меня осенило - ведь свече-то безразлично, чем питаться. Хоть постоянка, хоть переменка, хоть импульсы. Даже стабилизации особой не надо. Если меньше 11В в бортсети - печку лучше и не трогать, тут бы доехать, не убив совсем акк, а более 14В там не бывает ( жужевский генератор больше даст только в исключительных случаях ). То есть, свечу запитываем импульсами 12В с нужной скважностью, и все !

В сети 12В, на свече 4. На первый взгляд, скважность должна быть 3. Кажущееся. Она должна быть 9. Мы же не напряжение на выходе устанавливаем, а мощность. Позднее выяснился интересный факт - схему строить нужно до получения на свече 1.33В, измеряемых обычным вольтметром. Тут мешается принцип измерения вольтметра. Среднеквадратичным нужно строить до правильных 4В.

Ток в цепи свечи пульсирующий. При разогретой свече импульсы до 48А ( 16А *12В / 4В ). При холодной свече он может быть и до 200 ( лично мерил сопротивление холодной свечи - оно на порядок ниже, чем горячей ). Нужен оччень неплохей коммутирующий элемент. 10 лет назад такого с приемлемой стоимостью и размерами не было. Сейчас это самый обычный IRFZ48N стоимостью 70 центов. Специфика включения ( коммутация "+" питания ) просила сунуть туда p-канальный транзистор, как и сделал Dmitryu. Но n-канальные дешевле и по параметрам лучше. Доработка схемы состояла в добавлении 1 диода и дополнительных 2 конденсаторов на питание генератора. Питание его стало плавающим, и проблема выбора решена. Сейчас такие схемы питания драйвера полевика широко применяются, и называются бутстрепными.

Диод VD1 понадобился в процессе наладки. Как обычно, я не учел, что стандартная схема включения 1006ВИ1 ( 555 ) , без этого диода, дает скважность менее 2, а мне надо 9. Пришлось поменять местами времязадающие резисторы, и вставить диод. Если бы я еще не зазеркалил, по своему обычаю, полевик - все было бы идеально. Дорожки порезал, напаял перемычек. Запустил - работает. Частота около 6кГц. Можно больше ( просто уменьшить С20 до 0.01-0.033 мкФ ), но возрастут коммутационные потери, да и прикольно свистит печка на запуске . Кстати, диод VD3 --обязателен. Без него при закрытии полевика он может накрыться, энергии, запасенной на индуктивности проводов при тока 48А, достаточно. Немного улучшить жизнь диоду, и предотвратить самовозбуждение помогает резистор R3, его сопротивление можно для данной частоты выбирать от 20 до 100 Ом.

Поставил на машинку. Прикрутил к шторке отопителя. Потом перекручу внутрь ( ошибка предварительного замера, думал, не влезет ), сейчас коробочка со стороны багажника. Размер 20х40х85мм. Радиатор - та же шторка. На ощупь - еле теплая. Кушает из бортсети расчетные 5.3А, хотя настроена на несколько форсированный режим - скважность 7-8. Напряжение на свече, измеренное китайским цифровиком, 1.41В ( расчетное 1.33 ). Вольтметр включения печки на розжиг не чувствует, разжигается быстрее, чем было. Розжиг можно держать 10-20 сек, после подачи топлива горение начинается через 5-10 сек. Побочный эффект - витки свечи резонируют на этой частоте, и при открытом багажнике это слышно. Навевает мысли о разгоне турбины :)

Виден таймер 555, транзистор IRFZ48N, коричневое - предохранитель на 7.5А ( обязателен, без него при аварии провода очень быстро загорятся ), куча кондеров синих - 10шт по 220,0х25В, диод FR103 справа от них, черный кондер снизу - на питание 555, между ним и таймером плохо видны мелкие резисторы, диод. На обратной стороне платы около кучи электролитов припаяны SMD кондеры 0.1мкФ 8 шт. На обратную сторону лучше не смотреть - там куча перемычек из-за ошибки в разводке платы ( см выше ). Корпус - кусок кабельного короба сечением 40х20мм. В плате вырез вокруг транзистора. Транзистор через изолирующую прокладку прикручен к основанию, винты крепления платы крепят и корпус к шторке печки. Проводов 4 - 2 скрученных к свече ( можно было и 1 ) желтый/красный, красный к +12В, черный на массу.

Немного о замене деталей.

Диод VD3 - любой быстрый с током 1А и более, FR1хх, FR2xx, даже КД212 или 226 должен пойти. Также туда хорошо станет диод Шоттки, 1N5819 и мощнее

VD2 - любой маломощный импульсный, КД521-522, либо 1N4148, или какой найдется в ящике, также и VD1.

Конденсаторы - тяжело им живется - емкостью 220 и более мкф в количестве от 10шт. Небольшой расчет показывает, что используются они за пределами допустимого импульсного тока. При этом срок службя их далек от типичных 2000ч, но печку должны пережить. Недавно подсказали идею, как уменьшить габариты устройства. Задрать частоту повыше 100кГц, поставить усилитель тока в цепь затвора, и вместо электролитов применить керамику на пару десятков мкФ. Возможно, прийдется плату разместить на лепестке питания свечи ( чтобы индуктивность провода не мешалась ). Может быть, поэкспериментирую - но не скоро. Также можно взять полевик в корпусе под поверхностный монтаж, и сделать радиатором ему площадку фольги. В предельном случае возможно уместиться в обьем половины спичечного коробка.

Транзистор полевой - с сопротивлением канала до 0.02 Ом, прямым током более 50А и импульсным более 200А. Таких много и у IRF, и у ST, типичная стоимость его менее 1$. Можно присмотреться к дохлым материнкам, там бывают низковольтные полевики с очень большим допустимым током и малым Rds-on.

Керамические шунтирующие питание конденсаторы, да и времязадающие - любого вида, их тоже много на компьютерных платах в питании. Собственно, оттуда они у меня и есть.