Подробности
Зачем в схеме обсуждаемого преобразователя вообще умножитель напряжения? Если вы проанализируете процессы, происходящие в трансформаторе, то обнаружите, что действующее значение напряжения на первичной обмотке равно напряжению питания — т. е. 9 В. Итого, чтобы получить после выпрямления и фильтрации значение напряжения 165 В, нам понадобилось бы как минимум 10-165/9 ~ 180 витков в каждой вторичной обмотке, а с запасом на потери и регулирование примерно на 20–30 % больше, т. е. около 240. Такое число витков (в сумме около 500) намотать на кольце диаметром 20 мм физически сложно. А когда мы снижаем требования к напряжению, число витков уменьшается и умножитель, который отрицательно сказывается на КПД устройства, можно убрать.
Главным недостатком данной схемы с точки зрения КПД, однако, является не умножитель, а форма сигнала на первичных обмотках. Так как включение одного ключа и выключение другого совпадают во времени, существует момент, когда через обе обмотки течет сквозной ток. Это очень плохо сказывается на КПД устройства и ведет к излишним потерям на нагрев транзисторов. Для небольших мощностей, как здесь, этим эффектом можно пренебречь, но Для больших его приходится учитывать и разносить моменты включения одного ключа и выключения другого во времени. Это делается обычно с помощью специализированных микросхем для управления ключами, хотя их несложно сымитировать на любом микроконтроллере.
Общая схема грамотной разводки питания между источниками и потребителями в электронных устройствах приведена на рис. 4.8, а. На практике, если источник расположен в отдельном корпусе, то указанной на блок-схеме общей точкой соединения «земли» служит выходная клемма «минус» этого корпуса. Если же вся конструкция — и источники и нагрузки — представляет собой набор плат в едином корпусе, то за общую точку удобно выбрать, скажем, минусовой вывод основного фильтрующего конденсатора.
Рис. 4.8. Схемы разводки питания между источниками и потребителями
Смысл такой разводки заключается в том, чтобы токи от разных потребителей не протекали по одному и тому же проводу, поскольку это может вызвать их взаимное влияние и другие нежелательные явления. Характерный эффект под названием «захват частоты» можно наблюдать, если на двух разных, но с общим питанием, платах имеются генераторы (не кварцевые), работающие на близких или кратных частотах — вдруг по непонятным причинам они начинают работать на одной и той же частоте! Иногда от этого очень трудно избавиться, поэтому лучше сразу делать все правильно. Если же по каким-то причинам идеала по образцу рис. 4.8 достичь не получается (как в подавляющем большинстве практических случаев), то для нагрузки как можно ближе к выводу питания устанавливают т. н. «развязывающие» конденсаторы (они показаны на рис. 4.8). Причем если это отдельная плата, то конденсаторы ставят на ней, прямо около входного разъема, ни в коем случае не в дальнем конце платы! Кроме того, во всех случаях провода и проводники питания на плате должны быть как можно толще — если провод тонкий, то на нем самом за счет протекающего тока происходит падение напряжения, и разные потребители оказываются под разными потенциалами как по «земле», так и по питанию.
Заметки на полях
Кстати, о «земле» — почему я ее все время заключаю в кавычки? Дело в том, что в электротехнике существует совершенно определенное понятие земли — когда нечто находится под потенциалом земной поверхности, который принимается за истинный ноль напряжения. Под таким потенциалом по понятным причинам находятся, например, водопроводные трубы. Есть еще понятие «нулевого провода» (один из проводов в вашей домашней розетке всегда нулевой, второй называется «фазным») — теоретически он тоже находится под потенциалом земли, но практически соединяется (возможно) с истинной землей только где-то на электростанции, а за счет несбалансированности протекающего по нему тока потенциал его может «гулять», и довольно сильно. Поэтому правильно организованная бытовая электросеть всегда должна включать в себя третий провод, который будет истинным заземлением. Если у вас такого третьего провода нет (печально, но в нашей стране до сих пор строили именно так, и только в последние годы положение начинает выправляться), то в принципе его можно организовать путем присоединения к водопроводной трубе (СНиПы это допускают). Но это не только неудобно (представляете, сколько проводов придется растаскивать по всей квартире?), но иногда и опасно, т. к. в случае попадания фазного напряжения на такое «заземление», предохранитель не сразу сработает из-за наличия сопротивления между трубой и землей и кого-нибудь может основательно «тряхнуть», если в соседней квартире в этот момент мыть руки под краном. Если же вернуться к нашей схемотехнической «земле», то самое правильное называть ее «общим проводом», просто термин прижился, да и звучит короче.