Tí začiatočníci, ktorí ešte len začínajú študovať elektroniku, sa ponáhľajú postaviť niečo nadprirodzené, ako sú mikroploštice na odpočúvanie, laserová rezačka z DVD mechaniky a tak ďalej... a tak ďalej... Čo tak zostaviť zdroj s nastaviteľné výstupné napätie? Tento napájací zdroj je nevyhnutným prvkom v dielni každého nadšenca elektroniky.
Kde začať s montážou napájacieho zdroja?
Najprv sa musíte rozhodnúť o požadovaných charakteristikách, ktoré bude spĺňať budúci napájací zdroj. Hlavnými parametrami napájacieho zdroja sú maximálny prúd ( Imax), ktoré dokáže dodať záťaži (napájané zariadenie) a výstupné napätie ( U von), ktorý bude na výstupe napájacieho zdroja. Tiež stojí za to rozhodnúť, aký druh napájania potrebujeme: nastaviteľné alebo neregulované.
Nastaviteľný zdroj napájania je napájací zdroj, ktorého výstupné napätie je možné meniť napríklad od 3 do 12 voltov. Ak potrebujeme 5 voltov - otočili sme gombík regulátora - na výstupe sme dostali 5 voltov, potrebujeme 3 volty - znova sme to otočili - na výstupe sme dostali 3 volty.
Neregulovaný zdroj je zdroj s pevným výstupným napätím - nemožno ho meniť. Napríklad známy a široko používaný napájací zdroj „Electronics“ D2-27 je neregulovaný a má výstupné napätie 12 voltov. Neregulované napájacie zdroje sú tiež všetky druhy nabíjačiek pre mobilné telefóny, adaptéry pre modemy a smerovače. Všetky sú spravidla navrhnuté pre jedno výstupné napätie: 5, 9, 10 alebo 12 voltov.
Je jasné, že pre začínajúceho rádioamatéra je najväčší záujem o regulované napájanie. Dokáže napájať obrovské množstvo domácich aj priemyselných zariadení určených pre rôzne napájacie napätia.
Ďalej sa musíte rozhodnúť pre napájací obvod. Okruh by mal byť jednoduchý, ľahko opakovateľný pre začínajúcich rádioamatérov. Tu je lepšie držať sa obvodu s konvenčným výkonovým transformátorom. prečo? Pretože nájsť vhodný transformátor je celkom jednoduché ako na rádiových trhoch, tak aj v starej spotrebnej elektronike. Vyrobiť spínaný zdroj je náročnejšie. Pre spínaný zdroj je potrebné vyrobiť pomerne veľa dielov vinutia, ako je vysokofrekvenčný transformátor, filtračné tlmivky a pod. Taktiež spínané zdroje obsahujú viac elektronických súčiastok ako klasické zdroje s napájacím transformátorom.
Takže obvod regulovaného zdroja navrhnutý na zopakovanie je znázornený na obrázku (kliknutím zväčšíte).
Parametre napájania:
Výstupné napätie ( U von) – od 3,3...9 V;
Maximálny zaťažovací prúd ( Imax) – 0,5 A;
Maximálna amplitúda zvlnenia výstupného napätia je 30 mV;
Nadprúdová ochrana;
Ochrana proti prepätiu na výstupe;
Vysoká účinnosť.
Je možné upraviť napájací zdroj pre zvýšenie výstupného napätia.
Schéma zapojenia napájacieho zdroja pozostáva z troch častí: transformátora, usmerňovača a stabilizátora.
Transformátor. Transformátor T1 znižuje striedavé sieťové napätie (220-250 voltov), ktoré je privádzané do primárneho vinutia transformátora (I), na napätie 12-20 voltov, ktoré je odstránené zo sekundárneho vinutia transformátora (II) . Transformátor tiež „na čiastočný úväzok“ slúži ako galvanická izolácia medzi elektrickou sieťou a napájaným zariadením. Toto je veľmi dôležitá funkcia. Ak transformátor z akéhokoľvek dôvodu náhle zlyhá (prepätie atď.), sieťové napätie nebude schopné dosiahnuť sekundárne vinutie, a teda ani napájané zariadenie. Ako viete, primárne a sekundárne vinutie transformátora sú navzájom spoľahlivo izolované. Táto okolnosť znižuje riziko úrazu elektrickým prúdom.
Usmerňovač. Zo sekundárneho vinutia výkonového transformátora T1 sa do usmerňovača privádza znížené striedavé napätie 12-20 voltov. Toto je už klasika. Usmerňovač pozostáva z diódového mostíka VD1, ktorý usmerňuje striedavé napätie zo sekundárneho vinutia transformátora (II). Na vyhladenie zvlnenia napätia je za usmerňovacím mostíkom elektrolytický kondenzátor C3 s kapacitou 2200 mikrofaradov.
Nastaviteľný stabilizátor pulzu.
Obvod stabilizátora impulzov je zostavený na pomerne známom a cenovo dostupnom mikroobvode DC/DC meniča - MC34063.
Aby to bolo jasné. Čip MC34063 je špecializovaný PWM radič určený pre pulzné DC/DC meniče. Tento čip je jadrom nastaviteľného spínacieho regulátora použitého v tomto napájacom zdroji.
Čip MC34063 je vybavený ochrannou jednotkou proti preťaženiu a skratu v záťažovom obvode. Výstupný tranzistor zabudovaný do mikroobvodu je schopný dodať záťaži až 1,5 ampéra prúdu. Na základe špecializovaného čipu môže byť MC34063 zostavený ako postupný ( Urýchliť) a smerom nadol ( Odstúpiť) DC/DC meniče. Je tiež možné postaviť nastaviteľné pulzné stabilizátory.
Vlastnosti pulzných stabilizátorov.
Mimochodom, spínacie stabilizátory majú vyššiu účinnosť v porovnaní so stabilizátormi založenými na mikroobvodoch série KR142EN ( Kľuky), LM78xx, LM317 atď. A hoci sa napájacie zdroje založené na týchto čipoch montujú veľmi jednoducho, sú menej ekonomické a vyžadujú inštaláciu chladiča.
Čip MC34063 nevyžaduje chladiaci radiátor. Stojí za zmienku, že tento čip možno často nájsť v zariadeniach, ktoré fungujú autonómne alebo využívajú záložné napájanie. Použitie spínacieho stabilizátora zvyšuje účinnosť zariadenia a následne znižuje spotrebu energie z batérie alebo batérie. Vďaka tomu sa zvyšuje doba autonómnej prevádzky zariadenia zo záložného zdroja energie.
Myslím, že teraz je jasné, prečo je pulzný stabilizátor dobrý.
Časti a elektronické komponenty.
Teraz trochu o častiach, ktoré budú potrebné na zostavenie napájacieho zdroja.
Výkonové transformátory TS-10-3M1 a TP114-163M
Vhodný je aj transformátor TS-10-3M1 s výstupným napätím asi 15 voltov. Vhodný transformátor nájdete v predajniach rádiových dielov a rádiových trhoch, hlavná vec je, že spĺňa stanovené parametre.
Čip MC34063 . MC34063 je k dispozícii vo verzii DIP-8 (PDIP-8) pre konvenčnú montáž cez otvory a SO-8 (SOIC-8) pre povrchovú montáž. Prirodzene, v puzdre SOIC-8 má čip menšiu veľkosť a vzdialenosť medzi kolíkmi je asi 1,27 mm. Preto je ťažšie vyrobiť dosku plošných spojov pre mikroobvod v balení SOIC-8, najmä pre tých, ktorí len nedávno začali ovládať technológiu výroby dosiek plošných spojov. Čip MC34063 je preto lepšie brať v DIP obale, ktorý je rozmerovo väčší a vzdialenosť medzi pinmi v takomto obale je 2,5 mm. Jednoduchšie bude vyrobiť plošný spoj pre obal DIP-8.
Tlmivky. Tlmivky L1 a L2 môžu byť vyrobené nezávisle. K tomu budete potrebovať dve prstencové magnetické jadrá vyrobené z 2000HM feritu, veľkosť K17,5 x 8,2 x 5 mm. Štandardná veľkosť je dešifrovaná takto: 17,5 mm. – vonkajší priemer krúžku; 8,2 mm. - vnútorný priemer; a 5 mm. – výška prstencového magnetického obvodu. Na navinutie tlmivky budete potrebovať drôt PEV-2 s prierezom 0,56 mm. Na každý krúžok je potrebné navinúť 40 závitov takéhoto drôtu. Závity drôtu by mali byť rozložené rovnomerne po feritovom krúžku. Pred navíjaním musia byť feritové krúžky zabalené do lakovanej látky. Ak nemáte po ruke lakovanú látku, môžete prsteň oblepiť tromi vrstvami pásky. Je potrebné pripomenúť, že feritové krúžky môžu byť už natreté - pokryté vrstvou farby. V tomto prípade nie je potrebné ovíjať prstene lakovanou látkou.
Okrem domácich tlmiviek môžete použiť aj hotové. V tomto prípade sa proces montáže napájacieho zdroja urýchli. Napríklad ako tlmivky L1, L2 môžete použiť nasledujúce tlmivky na povrchovú montáž (SMD - induktor).
Ako vidíte, na vrchu ich puzdra je uvedená hodnota indukčnosti - 331, čo znamená 330 mikrohenry (330 μH). Tiež hotové tlmivky s radiálnymi prívodmi pre konvenčnú inštaláciu do otvorov sú vhodné ako L1, L2. Takto vyzerajú.
Veľkosť indukčnosti je na nich označená buď farebným kódom alebo číslom. Pre zdroj sú vhodné indukčnosti označené 331 (t.j. 330 μH). S prihliadnutím na toleranciu ±20%, ktorá je povolená pre prvky domácich elektrických zariadení, sú vhodné aj tlmivky s indukčnosťou 264 - 396 μH. Akýkoľvek induktor alebo induktor je určený pre určitý jednosmerný prúd. Spravidla jeho maximálna hodnota ( I DC max) je uvedené v údajovom liste samotnej škrtiacej klapky. Táto hodnota však nie je uvedená na samotnom tele. V tomto prípade môžete približne určiť hodnotu maximálneho prípustného prúdu cez induktor na základe prierezu drôtu, ktorým je navinutý. Ako už bolo spomenuté, na samostatnú výrobu tlmiviek L1, L2 potrebujete drôt s prierezom 0,56 mm.
Škrtiaca klapka L3 je domáca. Na jeho výrobu potrebujete magnetické jadro vyrobené z feritu. 400 HH alebo 600 HH s priemerom 10 mm. To nájdete v starožitných rádiách. Tam sa používa ako magnetická anténa. Z magnetického obvodu musíte odlomiť kúsok dlhý 11 mm. Je to celkom jednoduché, ferit sa ľahko zlomí. Požadovanú časť jednoducho pevne upnete kliešťami a prerušíte prebytočný magnetický obvod. Magnetické jadro môžete tiež upnúť do zveráka a potom ostro zasiahnuť magnetické jadro. Ak sa vám nepodarí opatrne prerušiť magnetický obvod prvýkrát, môžete operáciu zopakovať.
Potom musí byť výsledný kus magnetického obvodu obalený vrstvou papierovej pásky alebo lakovanej látky. Ďalej na magnetický obvod navinieme 6 závitov drôtu PEV-2 preloženého na polovicu s prierezom 0,56 mm. Aby ste zabránili odvíjaniu drôtu, omotajte ho navrchu páskou. Tie drôtové vývody, z ktorých začalo vinutie tlmivky, sa následne prispájkujú do obvodu v mieste, kde sú body znázornené na obrázku L3. Tieto body označujú začiatok navíjania cievok drôtom.
Prílohy.
V závislosti od vašich potrieb môžete vykonať určité zmeny v dizajne.
Napríklad namiesto zenerovej diódy VD3 typu 1N5348 (stabilizačné napätie - 11 voltov) môžete do obvodu nainštalovať ochrannú diódu - supresor 1,5 KE10CA.
Supresor je výkonná ochranná dióda, jeho funkcie sú podobné zenerovej dióde, ale jeho hlavná úloha v elektronických obvodoch je ochranná. Účelom tlmiča je potlačiť vysokonapäťový pulzný šum. Tlmič má vysokú rýchlosť a je schopný uhasiť silné impulzy.
Na rozdiel od zenerovej diódy 1N5348 má supresor 1.5KE10CA vysokú rýchlosť odozvy, čo nepochybne ovplyvní výkon ochrany.
V technickej literatúre a medzi rádioamatérmi sa môže supresor nazývať inak: ochranná dióda, obmedzujúca zenerova dióda, TVS dióda, obmedzovač napätia, obmedzujúca dióda. Tlmiče často nájdeme v spínaných zdrojoch - tam slúžia ako ochrana proti prepätiu napájaného obvodu pri poruchách spínaného zdroja.
O účele a parametroch ochranných diód sa dozviete z článku o supresore.
Tlmič 1.5KE10 C A má písmeno S v názve a je obojsmerný - na polarite jeho inštalácie v obvode nezáleží.
Ak je potrebné napájanie s pevným výstupným napätím, potom sa variabilný odpor R2 nenainštaluje, ale nahradí sa drôtenou prepojkou. Požadované výstupné napätie sa volí pomocou konštantného odporu R3. Jeho odpor sa vypočíta podľa vzorca:
Uout = 1,25 * (1+R4/R3)
Po transformáciách získame vzorec, ktorý je vhodnejší na výpočty:
R3 = (1,25 * R4)/(U out – 1,25)
Ak použijete tento vzorec, potom pre U out = 12 voltov budete potrebovať odpor R3 s odporom asi 0,42 kOhm (420 Ohm). Pri výpočte sa hodnota R4 berie v kiloohmoch (3,6 kOhm). Výsledok pre rezistor R3 sa tiež získa v kiloohmoch.
Ak chcete presnejšie nastaviť výstupné napätie U out, môžete namiesto R2 nainštalovať orezávací odpor a presnejšie nastaviť požadované napätie pomocou voltmetra.
Malo by sa vziať do úvahy, že zenerova dióda alebo supresor by mali byť inštalované so stabilizačným napätím o 1...2 voltov vyšším ako vypočítané výstupné napätie ( U von) Zdroj. Takže pre napájací zdroj s maximálnym výstupným napätím rovným napríklad 5 voltom by mal byť nainštalovaný supresor 1,5KE 6V8 CA alebo podobne.
Výroba dosky plošných spojov.
Doska plošných spojov pre napájací zdroj môže byť vyrobená rôznymi spôsobmi. Na stránkach webu už boli diskutované dva spôsoby výroby dosiek plošných spojov doma.
Najrýchlejší a najpohodlnejší spôsob je vyrobiť plošný spoj pomocou fixky na plošný spoj. Použitá značka Edding 792. Ukázal sa v tom najlepšom. Mimochodom, pečať pre tento napájací zdroj bol vyrobený práve s touto značkou.
Druhá metóda je vhodná pre tých, ktorí majú veľa trpezlivosti a pevnú ruku. Ide o technológiu výroby plošného spoja pomocou korekčnej ceruzky. Ide o pomerne jednoduchú a cenovo dostupnú technológiu, ktorá bude užitočná pre tých, ktorí nenašli značku pre dosky plošných spojov, ale nevedia, ako vyrobiť dosky s LUT alebo nemajú vhodnú tlačiareň.
Tretia metóda je podobná druhej, používa iba tsaponlak - Ako vyrobiť dosku plošných spojov pomocou tsaponlaku?
Vo všeobecnosti je z čoho vyberať.
Nastavenie a kontrola napájania.
Ak chcete skontrolovať funkčnosť napájacieho zdroja, musíte ho samozrejme najskôr zapnúť. Ak nie sú žiadne iskry, dym alebo praskanie (je to celkom možné), napájanie s najväčšou pravdepodobnosťou funguje. Najprv si od neho držte určitý odstup. Ak ste urobili chybu pri inštalácii elektrolytických kondenzátorov alebo ste ich nastavili na nižšie prevádzkové napätie, môžu „vyskočiť“ a explodovať. To je sprevádzané striekaním elektrolytu na všetky strany cez ochranný ventil na tele. Neponáhľajte sa teda. Môžete si prečítať viac o elektrolytických kondenzátoroch. Nebuďte leniví a prečítajte si to – bude sa to hodiť viackrát.
Pozor! Výkonový transformátor je počas prevádzky pod vysokým napätím! Nedávajte prsty do jeho blízkosti! Nezabudnite na bezpečnostné pravidlá. Ak potrebujete niečo zmeniť v obvode, najskôr úplne odpojte napájanie zo siete a potom to urobte. Nie je iná cesta - buďte opatrní!
Na konci celého tohto príbehu vám chcem ukázať hotový napájací zdroj, ktorý som vyrobil vlastnými rukami.
Áno, zatiaľ nemá kryt, voltmeter a ďalšie „dobroty“, ktoré uľahčujú prácu s takýmto zariadením. Ale napriek tomu to funguje a už sa mu podarilo vypáliť úžasnú trojfarebnú blikajúcu LED kvôli jej hlúpemu majiteľovi, ktorý rád bezohľadne krúti regulátorom napätia. Prajem vám, začínajúcim rádioamatérom, aby ste niečo podobné nazbierali!
Podrobnosti
Diódový mostík na vstupe 1n4007 alebo hotová diódová zostava navrhnutá pre prúd najmenej 1 A a spätné napätie 1000 V.Rezistor R1 je najmenej dva watty alebo 5 wattov 24 kOhm, odpor R2 R3 R4 s výkonom 0,25 wattov.
Elektrolytický kondenzátor na vysokej strane 400 voltov 47 uF.
Výstup 35 voltov 470 – 1000 uF. Filmové filtračné kondenzátory navrhnuté pre napätie najmenej 250 V 0,1 - 0,33 µF. Kondenzátor C5 – 1 nF. Keramický, keramický kondenzátor C6 220 nF, filmový kondenzátor C7 220 nF 400 V. Tranzistor VT1 VT2 N IRF840, transformátor zo starého počítačového zdroja, diódový mostík na výstupe plný štyroch ultra rýchlych diód HER308 alebo iné podobné.
V archíve si môžete stiahnuť obvod a dosku:
(stiahnutia: 1555)
Doska plošných spojov je vyrobená na kuse fóliou potiahnutého jednostranného laminátu zo sklených vlákien metódou LUT. Pre jednoduché pripojenie napájania a pripojenie výstupného napätia má doska skrutkové svorkovnice.
12 V spínaný napájací obvod
Výhodou tohto obvodu je, že tento obvod je veľmi obľúbený svojho druhu a je opakovaný mnohými rádioamatérmi ako ich prvý spínaný zdroj a účinnosť a krát viac, nehovoriac o veľkosti. Obvod je napájaný sieťovým napätím 220 voltov na vstupe je filter, ktorý sa skladá z tlmivky a dvoch filmových kondenzátorov určených na napätie najmenej 250 - 300 voltov s kapacitou 0,1 až 0,33 μF; odoberať zo zdroja napájania počítača.
V mojom prípade nie je žiadny filter, ale je vhodné ho nainštalovať. Ďalej sa napätie privádza do diódového mostíka navrhnutého pre spätné napätie najmenej 400 voltov a prúd najmenej 1 ampér. Môžete dodať aj hotovú zostavu diód. Ďalej je v schéme vyhladzovací kondenzátor s pracovným napätím 400 V, keďže hodnota amplitúdy sieťového napätia je okolo 300 V. Kapacita tohto kondenzátora je zvolená nasledovne, 1 μF na 1 Watt výkonu, keďže I. Nebudem čerpať veľké prúdy z tohto bloku, potom v mojom prípade je kondenzátor 47 uF, hoci takýto obvod môže čerpať stovky wattov. Napájanie mikroobvodu sa odoberá zo striedavého napätia, tu je usporiadaný zdroj energie, rezistor R1, ktorý zabezpečuje tlmenie prúdu, je vhodné ho nastaviť na výkonnejší z najmenej dvoch wattov, pretože sa zahrieva, potom napätie je usmernené len jednou diódou a ide do vyhladzovacieho kondenzátora a potom do mikroobvodu. Pin 1 mikroobvodu je plus výkon a pin 4 je mínus výkon.
Môžete preň zostaviť samostatný zdroj energie a napájať ho 15 V podľa polarity V našom prípade mikroobvod pracuje na frekvencii 47 - 48 kHz Pre túto frekvenciu je organizovaný RC obvod pozostávajúci z 15 kohmov odpor R2 a 1 nF film alebo keramický kondenzátor. S týmto usporiadaním častí bude mikroobvod fungovať správne a na svojich výstupoch bude produkovať obdĺžnikové impulzy, ktoré sú dodávané do brán výkonných spínačov poľa cez odpory R3 R4, ich hodnoty sa môžu líšiť od 10 do 40 Ohmov. Tranzistory musia byť inštalované N kanál, v mojom prípade sú to IRF840 s pracovným napätím drain-source 500 V a maximálnym odberovým prúdom pri teplote 25 stupňov 8 A a maximálnym stratovým výkonom 125 Wattov. Ďalej v obvode je impulzný transformátor, za ním je plnohodnotný usmerňovač zo štyroch diód značky HER308, bežné diódy tu nebudú fungovať, pretože nebudú schopné pracovať na vysokých frekvenciách, takže inštalujeme ultra -rýchle diódy a po mostíku je napätie už dodávané na výstupný kondenzátor 35 Volt 1000 μF , je možné a 470 uF, zvlášť veľké kapacity v spínaných zdrojoch nie sú potrebné.
Vráťme sa k transformátoru, nájdeme ho na doskách počítačových zdrojov, nie je ťažké ho identifikovať na fotke ten najväčší a práve ten potrebujeme. Ak chcete takýto transformátor previnúť, musíte uvoľniť lepidlo, ktoré lepí polovice feritu, zoberte spájkovačku alebo spájkovačku a pomaly zahrejte transformátor, môžete ho na pár dní vložiť do vriacej vody; minút a opatrne oddeľte polovice jadra. Navinieme všetky základné vinutia a navinieme svoje vlastné. Na základe toho, že potrebujem dostať na výstupe napätie okolo 12-14 Voltov, primárne vinutie transformátora obsahuje 47 závitov drôtu 0,6 mm v dvoch žilách, medzi vinutiami urobíme izoláciu obyčajnou páskou, sekundárne vinutie obsahuje 4 závity toho istého drôtu v 7 žilách. DÔLEŽITÉ je navíjať v jednom smere, izolovať každú vrstvu páskou, označiť začiatok a koniec vinutia, inak nebude nič fungovať, a ak áno, jednotka nebude schopná dodať všetku energiu.
Blokovať kontrolu
No a teraz poďme otestovať náš zdroj, keďže moja verzia je úplne funkčná, hneď ho pripájam do siete bez bezpečnostnej lampy.Skontrolujme výstupné napätie, ako vidíme, je v oblasti 12 - 13 V a veľmi nekolísa kvôli poklesom napätia v sieti.
Ako záťaž tečie 12 V autolampa s výkonom 50 Wattov prúd 4 A. Ak je takáto jednotka doplnená o reguláciu prúdu a napätia a je dodávaný vstupný elektrolyt väčšej kapacity, môžete bezpečne zostaviť autonabíjačku a laboratórny zdroj.
Pred spustením napájacieho zdroja je potrebné skontrolovať celú inštaláciu a pripojiť ju k sieti cez 100-wattovú žiarovku bezpečnostnú lampu, ak lampa horí pri plnej intenzite, potom vyhľadajte chyby pri inštalácii toku; vymyté alebo je chybný niektorý komponent atď. Pri správnom zložení by mala lampa mierne blikať a zhasnúť, to nám hovorí, že vstupný kondenzátor je nabitý a v inštalácii nie sú žiadne chyby. Pred inštaláciou komponentov na dosku je preto potrebné ich skontrolovať, aj keď sú nové. Ďalším dôležitým bodom po spustení je, že napätie na mikroobvode medzi kolíkmi 1 a 4 musí byť aspoň 15 V. Ak tomu tak nie je, je potrebné zvoliť hodnotu odporu R2.
Takže ďalšie zariadenie bolo zostavené, teraz vyvstáva otázka: z čoho ho napájať? Batérie? Batérie? Nie! Napájanie je to, o čom budeme hovoriť.
Jeho obvod je veľmi jednoduchý a spoľahlivý, má ochranu proti skratu a plynulé nastavenie výstupného napätia.
Na diódovom mostíku a kondenzátore C2 je namontovaný usmerňovač, obvod C1 VD1 R3 je referenčný stabilizátor napätia, obvod R4 VT1 VT2 je prúdový zosilňovač pre výkonový tranzistor VT3, ochrana je namontovaná na tranzistore VT4 a R2 a na rezistor R1 sa používa úprava.
Zobral som transformátor zo starej nabíjačky zo skrutkovača, na výstupe som dostal 16V 2A
Pokiaľ ide o diódový mostík (aspoň 3 ampéry), zobral som ho zo starého bloku ATX, ako aj elektrolyty, zenerovú diódu a odpory.
Použil som zenerovu diódu 13V, ale hodí sa aj sovietska D814D.
Tranzistory boli prevzaté zo starého sovietskeho televízora, tranzistory VT2, VT3 je možné nahradiť jedným komponentom, napríklad KT827.
Rezistor R2 je drôtový s výkonom 7 Wattov a R1 (variabilný) Vzal som nichrom na úpravu bez skokov, ale v prípade jeho absencie môžete použiť bežný.
Skladá sa z dvoch častí: prvá obsahuje stabilizátor a ochranu a druhá obsahuje výkonovú časť.
Všetky časti sú namontované na základnej doske (okrem výkonových tranzistorov), tranzistory VT2, VT3 sú prispájkované na druhú dosku, pripevňujeme ich k radiátoru pomocou tepelnej pasty, nie je potrebné izolovať puzdro (kolektory). sa mnohokrát opakoval a nevyžaduje úpravu. Fotografie dvoch blokov sú zobrazené nižšie s veľkým 2A radiátorom a malým 0,6A.
Indikácia
Voltmeter: na to potrebujeme 10k rezistor a 4,7k premenlivý odpor a vzal som indikátor m68501, ale môžete použiť iný. Z rezistorov zostavíme delič, 10k rezistor zabráni vyhoreniu hlavy a rezistorom 4,7k nastavíme maximálnu výchylku ihly.
Po zostavení rozdeľovača a fungovaní indikácie je potrebné ho nakalibrovať, otvorte indikátor a prilepte čistý papier na starú stupnicu a odrežte ho pozdĺž obrysu; .
Keď je všetko prilepené a suché, pripojíme multimeter paralelne k nášmu indikátoru a to všetko k napájaciemu zdroju, označíme 0 a zvýšime napätie na volty, značku atď.
Ampérmeter: na to vezmeme odpor 0,27 ohm!!! a variabilné na 50 000, Schéma zapojenia je nižšie, pomocou 50k odporu nastavíme maximálnu odchýlku šípky.
Delenie je rovnaké, mení sa len zapojenie, viď nižšie ako záťaž je ideálna 12 V halogénová žiarovka.
Zoznam rádioelementov
| Označenie | Typ | Denominácia | Množstvo | Poznámka | Obchod | Môj poznámkový blok |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | Bipolárny tranzistor | KT315B | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| VT2, VT4 | Bipolárny tranzistor | KT815B | 2 | Do poznámkového bloku | ||
| VT3 | Bipolárny tranzistor | KT805BM | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| VD1 | Zenerova dióda | D814D | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| VDS1 | Diódový mostík | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C1 | 100uF 25V | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C2, C4 | Elektrolytický kondenzátor | 2200uF 25V | 2 | Do poznámkového bloku | ||
| R2 | Rezistor | 0,45 Ohm | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| R3 | Rezistor | 1 kOhm | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| R4 | Rezistor |
12-voltový jednosmerný zdroj sa skladá z troch hlavných častí:
- Znižovací transformátor z konvenčného vstupného striedavého napätia 220 V. Na jeho výstupe bude rovnaké sínusové napätie, len znížené na približne 16 voltov pri voľnobehu - bez záťaže.
- Usmerňovač vo forme diódového mostíka. „Odreže“ spodné polovičné sínusové vlny a nastaví ich, to znamená, že výsledné napätie sa pohybuje od 0 do rovnakých 16 voltov, ale v kladnej oblasti.
- Vysokokapacitný elektrolytický kondenzátor, ktorý vyhladzuje polovičné sínusové napätie, vďaka čomu sa pri napätí 16 voltov približuje k priamke. Toto vyhladenie je tým lepšie, čím väčšia je kapacita kondenzátora.
Najjednoduchšia vec, ktorú potrebujete na získanie konštantného napätia schopného napájať zariadenia určené pre 12 voltov - žiarovky, LED pásy a iné nízkonapäťové zariadenia.
Znižovací transformátor je možné odobrať zo starého zdroja napájania počítača alebo jednoducho kúpiť v obchode, aby sa neobťažoval navíjaním a prevíjaním. Aby ste však nakoniec dosiahli požadovaných 12 voltov napätia s pracovným zaťažením, musíte si vziať transformátor, ktorý zníži napätie na 16.
Pre mostík si môžete vziať štyri usmerňovacie diódy 1N4001, navrhnuté pre rozsah napätia, ktorý potrebujeme, alebo podobne.
Kondenzátor musí mať kapacitu aspoň 480 µF. Pre dobrú kvalitu výstupného napätia môžete použiť viac, 1 000 µF alebo viac, ale to vôbec nie je potrebné na napájanie osvetľovacích zariadení. Rozsah prevádzkového napätia kondenzátora je potrebný, povedzme, do 25 voltov.
Rozloženie zariadenia
Ak chceme vyrobiť slušné zariadenie, ktoré sa nebudeme hanbiť neskôr pripevniť ako trvalý zdroj povedzme pre reťaz LED diód, musíme začať s transformátorom, doskou na montáž elektronických súčiastok a krabičkou, kde toto všetko bude opravené a prepojené. Pri výbere krabice je dôležité zvážiť, že elektrické obvody sa počas prevádzky zahrievajú. Preto je dobré nájsť krabicu, ktorá je vhodná veľkosťou a s otvormi na vetranie. Môžete si ho kúpiť v obchode alebo si vziať puzdro z napájania počítača. Druhá možnosť môže byť ťažkopádna, ale pre zjednodušenie v nej môžete ponechať existujúci transformátor, dokonca aj s chladiacim ventilátorom.
Na transformátore nás zaujíma nízkonapäťové vinutie. Ak zníži napätie z 220 V na 16 V, je to ideálny prípad. Ak nie, budete ho musieť pretočiť. Po previnutí a kontrole napätia na výstupe transformátora je možné ho namontovať na dosku plošných spojov. A okamžite premýšľajte o tom, ako bude doska s obvodmi pripevnená vo vnútri krabice. Má na to montážne otvory.
Ďalšie montážne kroky budú prebiehať na tejto montážnej doske, to znamená, že musí byť dostatočne plošne, dĺžkovo a umožňovať prípadnú inštaláciu žiaričov na diódy, tranzistory alebo mikroobvod, ktorý sa ešte musí zmestiť do vybranej krabice.
Diódový mostík zostavíme na doske plošných spojov, mali by ste dostať taký diamant zo štyroch diód. Okrem toho ľavý a pravý pár pozostáva rovnako z diód zapojených do série a oba páry sú navzájom paralelné. Jeden koniec každej diódy je označený prúžkom - to je označené znamienkom plus. Najprv prispájkujeme diódy v pároch k sebe. V sérii - to znamená, že plus prvého je spojené s mínusom druhého. Voľné konce páru sa tiež ukážu - plus a mínus. Paralelné pripojenie párov znamená spájkovanie oboch plusov párov a oboch mínusov. Teraz máme výstupné kontakty mostíka - plus a mínus. Alebo sa môžu nazývať póly - horné a spodné.
Zvyšné dva póly - ľavý a pravý - sa používajú ako vstupné kontakty, sú napájané striedavým napätím zo sekundárneho vinutia znižovacieho transformátora. A diódy budú dodávať na výstupy mostíka pulzujúce napätie konštantného znamienka.
Ak teraz pripojíte kondenzátor paralelne k výstupu mostíka, pričom dodržíte polaritu - na plus mosta - plus kondenzátora, začne vyhladzovať napätie a rovnako ako jeho kapacita je veľká. 1 000 uF bude stačiť a dokonca sa používa 470 uF.
Pozor! Elektrolytický kondenzátor je nebezpečné zariadenie. Ak je nesprávne pripojený, ak je naň privedené napätie mimo prevádzkového rozsahu, alebo ak je prehriaty, môže explodovať. Zároveň sa po ploche rozsype všetok jeho vnútorný obsah – škrabance puzdra, kovová fólia a striekance elektrolytu. Čo je veľmi nebezpečné.
No a tu máme najjednoduchší (ak nie primitívny) napájací zdroj pre zariadenia s napätím 12 V DC, teda jednosmerný prúd.
Problémy s jednoduchým napájaním so záťažou
Odpor nakreslený na diagrame je ekvivalentom zaťaženia. Zaťaženie musí byť také, aby prúd, ktorý ho dodáva, pri aplikovanom napätí 12 V neprekročil 1 A. Výkon a odpor záťaže môžete vypočítať pomocou vzorcov.
Odkiaľ pochádza odpor R = 12 Ohm a výkon P = 12 wattov? To znamená, že ak je výkon väčší ako 12 wattov a odpor je menší ako 12 ohmov, potom náš obvod začne pracovať s preťažením, bude veľmi horúci a rýchlo vyhorí. Existuje niekoľko spôsobov, ako vyriešiť problém:
- Stabilizujte výstupné napätie tak, aby pri zmene odporu záťaže prúd neprekročil maximálnu povolenú hodnotu alebo pri náhlych prúdových rázoch v záťažovej sieti - napríklad pri zapnutí niektorých zariadení - boli špičkové hodnoty prúdu znížiť na nominálnu hodnotu. Takéto javy sa vyskytujú, keď napájací zdroj napája rádioelektronické zariadenia - rádiá atď.
- Použite špeciálne ochranné obvody, ktoré pri prekročení záťažového prúdu vypnú napájanie.
- Používajte výkonnejšie napájacie zdroje alebo napájacie zdroje s väčšími rezervami energie.
Na obrázku nižšie je znázornený vývoj predchádzajúceho jednoduchého obvodu zahrnutím 12-voltového stabilizátora LM7812 na výstup mikroobvodu.
To je už lepšie, ale maximálny zaťažovací prúd takéhoto stabilizovaného zdroja by stále nemal prekročiť 1 A.
Vysoký výkon napájania
Napájací zdroj je možné zosilniť pridaním niekoľkých výkonných stupňov pomocou tranzistorov TIP2955 Darlington do obvodu. Jeden stupeň zabezpečí zvýšenie záťažového prúdu o 5 A, šesť paralelne zapojených kompozitných tranzistorov poskytne záťažový prúd 30 A.
Obvod s týmto druhom výstupného výkonu vyžaduje primerané chladenie. Tranzistory musia byť vybavené chladičmi. Možno budete potrebovať aj ďalší chladiaci ventilátor. Okrem toho sa môžete chrániť poistkami (nie sú zobrazené na obrázku).
Na obrázku je zapojenie jedného kompozitného Darlingtonovho tranzistora, čo umožňuje zvýšiť výstupný prúd na 5 ampérov. Môžete ho ďalej zvýšiť pripojením nových kaskád paralelne so zadanou kaskádou.
Pozor! Jednou z hlavných katastrof v elektrických obvodoch je náhly skrat v záťaži. V tomto prípade spravidla vzniká prúd gigantickej sily, ktorý spáli všetko, čo mu stojí v ceste. V tomto prípade je ťažké prísť s tak výkonným zdrojom, ktorý toto vydrží. Potom sa používajú ochranné obvody, od poistiek až po zložité obvody s automatickým vypínaním na integrovaných obvodoch.
Predstavujem najjednoduchší miniatúrny spínaný zdroj, ktorý dokáže úspešne replikovať začínajúci rádioamatér. Je spoľahlivý, pracuje v širokom rozsahu napájacích napätí a má kompaktné rozmery.
Zdroj má relatívne nízky výkon, do 2 wattov, ale je doslova nezničiteľný, nebojí sa ani dlhodobého skratu.
Obvod je jednoduchší ako aj tie najjednoduchšie spínané zdroje, ktoré obsahujú nabíjačky pre mobilné telefóny.
Napájací zdroj je nízkoenergetický spínaný zdroj typu self-oscilátor, zostavený len s jedným tranzistorom. Autogenerátor je napájaný zo siete cez odpor obmedzujúci prúd R1 a polvlnový usmerňovač vo forme diódy VD1.
Impulzný transformátor má tri vinutia, kolektorové alebo primárne vinutie, základné vinutie a sekundárne vinutie.
Dôležitým bodom je vinutie transformátora a začiatok vinutia je uvedený na doske plošných spojov a na schéme, takže by nemali byť žiadne problémy. Neurobil som žiadne výpočty, ale počet závitov vinutia bol požičaný z transformátora na nabíjanie mobilných telefónov, pretože schéma zapojenia je takmer rovnaká, počet vinutí je rovnaký. Najprv sa navinie primárne vinutie, ktoré pozostáva z 200 závitov, priemer drôtu je od 0,08 do 0,1 mm, potom sa nainštaluje izolácia a tým istým drôtom sa navinie základné vinutie, ktoré obsahuje 5 až 10 závitov. Výstupné vinutie navíjame na vrch, počet závitov závisí od toho, aké napätie potrebujete, podľa mojich konzervatívnych výpočtov to vychádza asi 1 volt na otáčku.
Jadro pre transformátor možno nájsť v nefunkčných napájacích zdrojoch z mobilných telefónov, LED ovládačoch a iných nízkoenergetických zdrojoch, ktoré sú zvyčajne postavené na báze jednokoncových obvodov, ktoré obsahujú požadovaný transformátor.
Jeden bod - blok je jednocyklový a medzi polovicami jadra musí byť nemagnetická medzera, taká medzera sa nachádza v jadrách z nabíjačiek mobilných telefónov. Medzera je pomerne malá (stačí pol milimetra). Ak nenájdete transformátory s medzerou, môže byť vyrobená umelo umiestnením jednej vrstvy kancelárskeho papiera medzi polovice jadra.
Hotový transformátor je zmontovaný späť, polovice jadra sú pritiahnuté k sebe, povedzme, páska alebo tesne zlepené pomocou superglue.
Obvod nemá stabilizáciu výstupného napätia a jednotky ochrany proti skratu, ale napodiv sa nebojí žiadnych skratov. Pri skratoch sa prúd v primárnom obvode prirodzene zvyšuje, je však obmedzený už spomínaným odporom a všetok prebytok sa rozptýli na odpore vo forme tepla, takže blok možno bezpečne skratovať aj na dlhú dobu. čas. Toto riešenie znižuje účinnosť zdroja energie ako celku, no robí ho doslova nezničiteľným, na rozdiel od rovnakých nabíjačiek pre mobilné telefóny.
Rezistor špecifikovanej hodnoty obmedzuje vstupný prúd na 14,5 mA, podľa Ohmovho zákona, so znalosťou napätia v sieti, môžete ľahko vypočítať výkon, ktorý sa pohybuje okolo 3,3 wattov, to je vstupný výkon, berúc do úvahy účinnosť konvertora, výstupný výkon bude o 20 percent -30 nižší. Na tento účel môžete zvýšiť výkon, stačí znížiť odpor špecifikovaného odporu.
Výkonový tranzistor je nízkonapäťový vysokonapäťový bipolárny tranzistor, vhodné sú spínače ako MJE13001, 13003, 13005, nemá zmysel inštalovať výkonnejšie, prvá možnosť je úplne postačujúca;
Na výstupe obvodu je inštalovaný usmerňovač založený na impulznej dióde, aby ste znížili straty, odporúčame vám použiť Schottkyho diódu s prúdom 1A. Ďalej je to filtračný kondenzátor, LED indikátor napájania a dvojica rezistorov.
