Крона, от которой питаются китайские мультиметры — штука довольно недолговечная, да и стоит прилично (особенно в щелочном варианте). Поэтому у многих (в том числе и меня) возникает желание пересадить мультиметр на батарейку попроще — пальчиковую. Попутно реализуется (по необходимости) вторая популярная доработка — отдельный выключатель (если его еще нет, иначе можно к нему и подключиться).

Схема базируется на достаточно популярном у китайцев step-up преобразователе на двух транзисторах, обычно применяемом как драйвер в дешевых светодиодных фонариках (он не обеспечивает стабилизации выходных параметров, только преобразование для питания от одной АА/ААА).

 

Ток через R1 открывает транзистор VT1.

Ток через открывшийся VT1, ограниченный R2, открывает VT2 (кстати, некоторые китайцы экономят на R2 при питании 1.5В)

 

Ток через открывшийся VT2 течет через катушку L1 (левую половину, в оригинале только она и есть), которая при этом запасает энергию в магнитном поле. Через C1 сигнал положительной обратной связи дополнительно открывает транзисторы, вводя VT2 в насыщение. Ток через катушку линейно нарастает.

Когда ток через катушку достигает тока насыщения транзистора (зависит от тока базы, т.е. значения R2 и h21э транзистора), напряжение на нем начинает расти. Через конденсатор C1 этот сигнал подается на VT1, закрывая его (т.е. как только транзистор начал закрываться из-за выхода из насыщения, ПОС это подхватывает) и увеличивая падение тока. Транзисторы лавинообразно закрываются.

Поскольку транзистор VT2 закрылся, ток через него прекращается. Но ток через катушку мгновенно прекратиться не может — она должна сбросить запасенную энергию. Единственный путь — через VD2. Чтобы протолкнуть ток туда (напряжение на C2 выше напряжения батарейки) — напряжение на катушке повышается (это стандартно для топологии step-up).

Покуда катушка сбрасывает энергию в C2, конденсатор C1 перезаряжается через R1. После закрытия транзисторов на левой обкладке C1 напряжение выше, чем на правой, а катушка дополнительно удерживает правую обкладку выше питания. Это, во первых, приводит к тому, что на стадии сброса VT1 надежно закрыт, а во вторых, ускоряет заряд C1. Когда катушка сбросит всю энергию — напряжение на правой обкладке упадет до напряжения питания и через ПОС это изменение приведет к открыванию VT1. После чего все повторяется с пункта 2.

 

Выводы:

Время заряда C1 и время сброса энергии в нагрузку определяют время закрытого состояния VT2 (toff). Слишком малый C1 успеет зарядиться до напряжения открывания VT1 еще до окончания сброса энергии в выходной конденсатор и схема перейдет в непрерывный режим работы. Слишком большой будет долго заряжаться после цикла сброса энергии и существенно снизит частоту преобразования (а значит — и передаваемую мощность).

Индуктивность L1 и ток насыщения VT2 (определяемый его базовым током, т.е. номиналом R2) определяют время открытого состояния транзистора (ton) и запасаемую при этом энергию.

ton и toff определяют частоту преобразования.

По сравнению с описанной схемой есть пара отличий.

Во первых, это вторая половина L1. Поскольку повысить напряжение требуется довольно сильно (в 6 раз, и это не считая падения напряжения на диоде и транзисторе) — правая половина катушки работает как автотрансформатор, дополнительно повышая напряжение.

Цепь стабилизации напряжения. Дело в том, что исходная схема хоть как-то стабилизирует только выходную мощность (причем только по изменениям нагрузки — при повышени напряжения питания передаваемая мощность будет расти). Это немного не то — без нагрузки на выходе будет напряжение, ограничиваемое только утечками. У меня получалось 30В — вполне достаточно для пробоя конденсатора C2. Ну и мультиметр не одобрит тоже. А потребление его меняется достаточно сильно, примерно в пределах 2-10 мА, т.е. 5 раз. При постоянной мощности во столько же раз будет изменяться и выходное напряжение. Ffffuuuu~. Но проблема довольно просто решается введением стабилитрона VD1. При повышении выходного напряжения выше, чем напряжение открывания стабилитрона (точнее, выше чем Vcc + VVD1 — 0.7V) — он откроется и закроет транзистор VT1, сорвав генерацию. Генерация возобновится только тогда, когда напряжение на выходе снизится ниже порога открывания стабилитрона. Получается вполне типичная стабилизация включением/выключением. Пульсации выходного напряжение у такой схемы довольно велики, но мультиметру они не мешают.

 

Плата в аттаче.

Рассчитана на выведение выключателя SA1 через боковую стенку батарейного отсека мультиметра DT83x, ставится непосредственно в него, не термоклей или что-то подобное. 

 

Детали.

VT1 — любой PNP, наш КТ3107 сойдет. А вот к VT2 дополнительное требование — он должен иметь малое напряжение насыщения и приличный ток коллектора. Я пробовал с указанным на схеме SS8050, который часто попадается в китайских девайсах. Возможно, подойдут SS9013, КТ503, КТ817Б1, КТ646 (последние два здоровые).

VD1 — любой стабилитрон на 8.2В, я использовал КС182. VD2 — любой быстрый диод на ток не менее 50 мА — прекрасно подойдут наши КД521, КД522, маломощные диоды шоттки.

Дроссель также можно намотать на практически любом примерно похожем по размерам колечке, количество витков вторички определяется местом (у меня влезло 100, больше 150 тоже не стоит). Вообще, ферритовое колечко — далеко не лучший вариант для такого преобразователя, но работает и их у меня было дофига. Можно намотать на небольшой гантельке, число витков скорее всего можно сократить — левая половина должна иметь индуктивность 50-100 мкГн. В правой половине должно быть в 2-3 раза больше витков, чем в левой. Можно попробовать вообще отказаться от правой половины (тогда анод VD2 подсоединяется к коллектору VT2) и поставить готовый дроссель, но может не выдать требуемого напряжения.

 

Также есть одна грабля. При выключении преобразователя напряжение на выходе падает довольно медленно, поэтому при включении менее чем через минуту-другую после выключения микросхема АЦП может не сброситься и заглючить. Правда, я такого ни разу не наблюдал, но инструкция от мультиметра рекомендует при переключении пределов через положение OFF задержаться на нем — именно для этого.

 

 

Красная стрелочка указывает, где примерно стоит выключатель на боковой стенке.

Спустя полтора года появились некоторые данные о сроке службы батареек. Все это время мультиметр питался от одной щелочной батарейки AA, причем сдохла она традиционно — забыл выключить (либо сам случайно включился). Эксперименты с полудохлыми батарейками показали, что преобразователь нормально работает где-то до 0.8-0.9В на батарейке (под нагрузкой, естественно — одна из батареек имела на холостом ходу 1.05В, под нагрузкой просела до 0.75В и преобразователь выдал 6.3В на выходе, что недостаточно для мультиметра). Не особо высокие параметры (тот же NCP1400 при 0.8В на ХХ еще запускается, а выжрать вроде как способен до 0.5-0.6), но вполне приемлемо. Возможно, параметры можно улучшить, более тщательно подойдя к выбору дросселя.

Поставил в мультиметр батарейку из мышки, где она отработала полгода (1.23В на ХХ, 1.12В под нагрузкой). По мнению мышки в батарейке осталось 10% заряда.