Схема преобразователя полярности напряжения

Большинство современных устройств выполнены с использованием микросхем. Причем устройство может содержать как цифровые, так и аналоговые ИМС, например, операционные усилители, для питания которых требуется двух-полярный источник напряжения.

При использовании устройства в стационарных условиях проблем, как правило, не возникает в связи с тем, что к массе устройства и выбору схемотехнического решения источника питания жестких требований не предъявляется. В полевых условиях для питания обычно применяют батареи или аккумуляторы, стоимость и вес которых также могут быть значительны.

В связи с этим, а также из соображения удобства замены источников питания, для формирования, обычно, отрицательного напряжения применяются разного рода преобразователи полярности. Поиски схем преобразователей полярности напряжения, моделирование и проверка их работоспособности с помощью программы симулятора "Electronics Workbench EDA" привели к простой схеме, показанной на рисунке.

От большинства аналогичных устройств предлагаемый преобразователь отличается бестрансформаторной схемой, что намного облегчает его сборку и настройку, очень малые габариты, особенно при использовании конденсаторов СЗ и С4 импортного производства. Автор будет благодарен за предложения по модернизации устройства.

На таймере DA1 собран генератор "меандра". Выход генератора нагружен на выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения VD1, VD2, СЗ, С4. Резистор R1 является нагрузкой разрядного транзистора таймера DA1. От его номинала зависит форма и величина напряжения выходного сигнала. Несмотря на малое значение номинала резистора R1, средний ток коллектора транзистора находится в пределах 140 мА (при допустимом значении 200 мА). Конденсатор С1 и резистор R3 - частотозадающие элементы генератора. Общий ток потребления блоком не превышает 150 мА. На нагрузке 500 Ом (R4) величина выходного напряжения преобразователя равна-8,5 В при токе нагрузки 17 мА. Напряжение пульсаций не превышает 40 мВ.

При увеличении номинала резистора R1 до величины 1 кОм (в процессе моделирования с помощью программы "Electronics Workbench EDA") наблюдалось искажение формы выходного сигнала генератора и уменьшение уровня выходного* напряжения.

Выходное напряжение преобразователя зависит от емкости конденсатора СЗ, а также от частоты генератора, определяемой элементами R3, С1. Ток нагрузки регулируется также изменением номинала СЗ. От емкости конденсатора С4 зависит уровень напряжения пульсаций на нагрузке Резистором R1 подбирают оптимальный ток коллектора разрядного транзистора. Частоту выходного сигнала можно рассчитать по формуле: F = 0,722/R3C1.