A fost nevoie de o zi pentru a dezvolta această sursă de alimentare, în aceeași zi a fost implementată, iar întregul proces a fost filmat pe o cameră video. Câteva cuvinte despre schemă. Aceasta este o sursă de alimentare stabilizată cu reglare a tensiunii de ieșire și limitare a curentului. Caracteristicile schematice vă permit să reduceți tensiunea minimă de ieșire la 0,6 volți și curentul minim de ieșire la aproximativ 10 mA.
În ciuda designului simplu, această sursă de alimentare este inferioară chiar și surselor de alimentare bune de laborator care costă 5-6 mii de ruble! Curentul maxim de ieșire al circuitului este de 14 amperi, tensiunea maximă de ieșire este de până la 40 de volți - nu mai merită.
Limitarea curentului și reglarea tensiunii destul de lină. Blocul are și protecție fixă împotriva scurtcircuitelor, de asemenea, protecția curentului poate fi setată (aproape toate modelele industriale nu au această funcție), de exemplu, dacă aveți nevoie de protecție pentru a funcționa la curenți de până la 1 Amperi; trebuie doar să setați acest curent folosind regulatorul de setare a curentului de declanșare. Curentul maxim este de 14A, dar aceasta nu este limita.
Ca senzor de curent, am folosit mai multe rezistențe de 5 wați 0,39 Ohm conectate în paralel, dar valoarea acestora poate fi modificată în funcție de curentul de protecție necesar, de exemplu - dacă planificați o sursă de alimentare cu un curent maxim de cel mult 1 Amperi , atunci valoarea acestui rezistor este de aproximativ 1 Ohm la o putere de 3W.
În cazul scurtcircuitelor, căderea de tensiune la senzorul de curent este suficientă pentru a declanșa tranzistorul BD140 Când acesta se deschide, declanșează și tranzistorul inferior, BD139, prin joncțiunea deschisă a cărei putere este alimentată înfășurării releului. rezultat din care releul este declanșat și contactul de lucru se deschide (la ieșirea circuitului). Circuitul poate rămâne în această stare pentru orice perioadă de timp. Alături de protecție funcționează și indicatorul de protecție. Pentru a scoate blocul din protecție, trebuie să apăsați și să coborâți butonul S2 conform diagramei.
Releu de protecție cu o bobină de 24 Volți cu un curent admisibil de 16-20 Amperi sau mai mult.
În cazul meu, comutatoarele de alimentare sunt KT8101-ul meu preferat instalat pe radiatorul (nu este nevoie să izolați suplimentar tranzistoarele, deoarece colectoarele de comutatoare sunt obișnuite). Puteți înlocui tranzistoarele cu 2SC5200 - un analog complet importat sau cu KT819 cu indicele GM (fier), dacă doriți, puteți utiliza și KT803, KT808, KT805 (în carcase de fier), dar curentul maxim de ieșire nu va mai fi de 8-10 Amperi. Dacă este necesară o unitate cu un curent de cel mult 5 Amperi, atunci unul dintre tranzistoarele de putere poate fi îndepărtat.
Tranzistoarele de putere redusă precum BD139 pot fi înlocuite cu un analog complet - KT815G (puteți folosi și KT817, 805), BD140 - cu KT816G (puteți folosi și KT814).
Nu este nevoie să instalați tranzistori de putere redusă pe radiatoarele.
De fapt, este prezentat doar un circuit de control (reglare) și protecție (unitate de lucru). Ca sursă de alimentare, am folosit surse de alimentare modificate pentru computer (conectate în serie), dar puteți folosi orice transformator de rețea cu o putere de 300-400 wați, o înfășurare secundară de 30-40 volți, un curent de înfășurare de 10-15 Amperi - acest lucru este ideal, dar puteți folosi transformatoare și mai puțină putere.
Punte de diodă - orice, cu un curent de cel puțin 15 Amperi, tensiunea nu este importantă. Puteți folosi poduri gata făcute; acestea nu costă mai mult de 100 de ruble.
În 2 luni, peste 10 astfel de surse de alimentare au fost asamblate și vândute - fără plângeri. Am asamblat exact o astfel de sursă de alimentare pentru mine și, de îndată ce nu am torturat-o, a fost indestructibil, puternic și foarte convenabil pentru orice sarcină.
Dacă cineva dorește să devină proprietarul unei astfel de surse, o pot face la comandă, contactați-mă la adresa Această adresă de e-mail este protejată de spamboți. Trebuie să aveți JavaScript activat pentru a-l vizualiza., tutorialele video de asamblare vă vor spune restul.
Sursele de alimentare cu comutare sunt adesea folosite de radioamatorii în modele de casă. Cu dimensiuni relativ mici pot oferi o putere mare de ieșire. Cu ajutorul unui circuit de impulsuri, a devenit posibilă obținerea unei puteri de ieșire de la câteva sute la câteva mii de wați. În plus, dimensiunile transformatorului de impulsuri în sine nu sunt mai mari decât o cutie de chibrituri.
Surse de alimentare comutate - principiu de funcționare și caracteristici
Principala caracteristică a surselor de alimentare cu impulsuri este frecvența lor de funcționare crescută, care este de sute de ori mai mare decât frecvența rețelei de 50 Hz. La frecvențe înalte cu un număr minim de spire în înfășurări, se poate obține tensiune înaltă. De exemplu, pentru a obține 12 volți de tensiune de ieșire la un curent de 1 amperi (în cazul unui transformator de rețea), trebuie să înfășurați 5 spire de sârmă cu o secțiune transversală de aproximativ 0,6–0,7 mm.
Dacă vorbim despre un transformator de impulsuri, al cărui circuit principal funcționează la o frecvență de 65 kHz, atunci pentru a obține 12 volți cu un curent de 1A, este suficient să înfășurați doar 3 spire cu un fir de 0,25–0,3 mm. De aceea, mulți producători de electronice folosesc o sursă de alimentare comutată.
Cu toate acestea, în ciuda faptului că astfel de unități sunt mult mai ieftine, mai compacte, au putere mare și greutate redusă, au umplere electronică și, prin urmare, sunt mai puțin fiabile în comparație cu un transformator de rețea. Este foarte simplu să le dovediți nefiabilitatea - luați orice sursă de comutare fără protecție și scurtcircuitați bornele de ieșire. În cel mai bun caz, blocul va eșua, în cel mai rău caz, va exploda și nicio siguranță nu va salva blocul.
Practica arată că siguranța dintr-o sursă de alimentare comutată se arde ultima, comutatoarele de alimentare și oscilatorul principal zboară mai întâi, apoi toate părțile circuitului una câte una.
Sursele de alimentare comutate au o serie de protecții atât la intrare, cât și la ieșire, dar nu economisesc întotdeauna. Pentru a limita creșterea curentului la pornirea circuitului, aproape toate SMPS-urile cu o putere mai mare de 50 de wați folosesc un termistor, care este situat la intrarea circuitelor.
Să ne uităm acum la TOP 3 cele mai bune circuite de alimentare cu comutație pe care le puteți asambla cu propriile mâini.
Sursă de alimentare cu comutare simplă DIY
Să ne uităm la cum să facem cea mai simplă sursă de alimentare cu comutare în miniatură. Orice radioamator începător poate crea un dispozitiv conform schemei prezentate. Nu este doar compact, ci funcționează și pe o gamă largă de tensiuni de alimentare.
O sursă de alimentare cu comutație de casă are o putere relativ scăzută, în limita a 2 wați, dar este literalmente indestructibilă și nu se teme nici măcar de scurtcircuite pe termen lung.
Schema de circuit a unei surse de alimentare cu comutare simplă
Sursa de alimentare este o sursă de alimentare comutată de putere redusă de tip auto-oscilator, asamblată doar cu un singur tranzistor. Autogeneratorul este alimentat de la rețea printr-un rezistor limitator de curent R1 și un redresor cu jumătate de undă sub forma unei diode VD1.
Transformator al unei surse simple de comutare
Un transformator de impulsuri are trei înfășurări, un colector sau o înfășurare primară, o înfășurare de bază și o înfășurare secundară.
Un punct important este înfășurarea transformatorului - atât placa de circuit imprimat, cât și diagrama indică începutul înfășurărilor, deci nu ar trebui să existe probleme. Am împrumutat numărul de spire ale înfășurărilor de la un transformator pentru încărcarea telefoanelor mobile, deoarece schema circuitului este aproape aceeași, numărul de înfășurări este același.
Mai întâi înfășurăm înfășurarea primară, care constă din 200 de spire, secțiunea transversală a firului este de la 0,08 la 0,1 mm. Apoi punem izolație și folosim același fir pentru a înfășura înfășurarea de bază, care conține de la 5 la 10 spire.
Înfășurăm înfășurarea de ieșire deasupra, numărul de spire depinde de ce tensiune este necesară. În medie, se dovedește a fi aproximativ 1 Volt pe tură.
Videoclip despre testarea acestei surse de alimentare:
Sursă de alimentare cu comutație stabilizată pe SG3525
Să aruncăm o privire pas cu pas asupra modului de a realiza o sursă de alimentare stabilizată folosind cipul SG3525. Să vorbim imediat despre avantajele acestei scheme. Primul și cel mai important lucru este stabilizarea tensiunii de ieșire. Există, de asemenea, pornire ușoară, protecție la scurtcircuit și auto-înregistrare.
Mai întâi, să ne uităm la diagrama dispozitivului.
Începătorii vor acorda imediat atenție celor 2 transformatoare. În circuit, unul dintre ele este puterea, iar al doilea este pentru izolarea galvanică.
Să nu credeți că acest lucru va face schema mai complicată. Dimpotrivă, totul devine mai simplu, mai sigur și mai ieftin. De exemplu, dacă instalați un driver la ieșirea unui microcircuit, atunci acesta are nevoie de un cablaj.
Să privim mai departe. Acest circuit implementează micropornirea și autoalimentarea.
Aceasta este o soluție foarte productivă, elimină necesitatea unei surse de alimentare de așteptare. Într-adevăr, realizarea unei surse de alimentare pentru o sursă de alimentare nu este o idee foarte bună, dar această soluție este pur și simplu ideală.
Totul funcționează astfel: condensatorul este încărcat de la o tensiune constantă și când tensiunea lui depășește un anumit nivel, acest bloc se deschide și descarcă condensatorul în circuit.
Energia sa este suficientă pentru a porni microcircuitul și, de îndată ce pornește, tensiunea din înfășurarea secundară începe să alimenteze microcircuitul în sine. De asemenea, trebuie să adăugați acest rezistor de ieșire la microstart;
Fără acest rezistor, unitatea nu va porni. Acest rezistor este diferit pentru fiecare tensiune și trebuie calculat pe baza unor considerente astfel încât, la tensiunea nominală de ieșire, 1 W de putere este disipat pe el.
Calculăm rezistența rezistorului:
R = U pătrat/P
R = 24 pătrat/1
R = 576/1 = 560 Ohm.
Există, de asemenea, o pornire ușoară pe diagramă. Este implementat folosind acest condensator.
Și protecția curentă, care în cazul unui scurtcircuit va începe să reducă lățimea PWM.
Frecvența acestei surse de alimentare este modificată folosind acest rezistor și conector.
Acum să vorbim despre cel mai important lucru - stabilizarea tensiunii de ieșire. Aceste elemente sunt responsabile pentru aceasta:
După cum puteți vedea, aici sunt instalate 2 diode zener. Cu ajutorul lor puteți obține orice tensiune de ieșire.
Calculul stabilizării tensiunii:
U out = 2 + U stab1 + U stab2
U out = 2 + 11 + 11 = 24V
Eroare posibilă +- 0,5 V.
Pentru ca stabilizarea să funcționeze corect, aveți nevoie de o rezervă de tensiune în transformator, altfel, atunci când tensiunea de intrare scade, microcircuitul pur și simplu nu va putea produce tensiunea necesară. Prin urmare, atunci când calculați un transformator, ar trebui să faceți clic pe acest buton și programul vă va adăuga automat tensiune pe înfășurarea secundară pentru rezervă.
Acum putem continua să privim placa de circuit imprimat. După cum puteți vedea, totul aici este destul de compact. Vedem și un loc pentru transformator, este toroidal. Fără probleme, poate fi înlocuit cu unul în formă de W.
Optocuplerul și diodele zener sunt situate lângă microcircuit și nu la ieșire.
Ei bine, nu era unde să-i pună la ieșire. Dacă nu vă place, creați-vă propriul layout PCB.
Vă puteți întreba, de ce să nu măriți taxa și să faceți totul normal? Răspunsul este următorul: acest lucru s-a făcut astfel încât să fie mai ieftin să comandați placa în producție, deoarece plăcile mai mari de 100 de metri pătrați. mm sunt mult mai scumpe.
Ei bine, acum este timpul să asamblați circuitul. Totul este standard aici. Lipim fara probleme. Înfășurăm transformatorul și îl instalăm.
Verificați tensiunea de ieșire. Dacă este prezent, atunci îl puteți conecta deja la rețea.
Mai întâi, să verificăm tensiunea de ieșire. După cum puteți vedea, unitatea este proiectată pentru o tensiune de 24V, dar s-a dovedit puțin mai puțin datorită răspândirii diodelor zener.
Această eroare nu este critică.
Acum să verificăm cel mai important lucru - stabilizarea. Pentru a face acest lucru, luați o lampă de 24V cu o putere de 100W și conectați-o la sarcină.
După cum puteți vedea, tensiunea nu a scăzut și blocul a rezistat fără probleme. Îl poți încărca și mai mult.
Video despre această sursă de alimentare comutată:
Am trecut în revistă primele 3 cele mai bune circuite de alimentare cu comutație. Pe baza acestora, puteți asambla o sursă de alimentare simplă, dispozitive pe TL494 și SG3525. Fotografiile și videoclipurile pas cu pas vă vor ajuta să înțelegeți toate problemele de instalare.
Majoritatea dispozitivelor electronice moderne practic nu folosesc surse de alimentare analogice (transformatoare), acestea sunt înlocuite cu convertoare de tensiune în impulsuri. Pentru a înțelege de ce s-a întâmplat acest lucru, este necesar să se ia în considerare caracteristicile de design, precum și punctele forte și punctele slabe ale acestor dispozitive. De asemenea, vom vorbi despre scopul principalelor componente ale surselor pulsate și vom oferi un exemplu simplu de implementare care poate fi asamblată cu propriile mâini.
Caracteristici de proiectare și principiu de funcționare
Dintre cele mai multe metode de conversie a tensiunii în componente electronice de alimentare, pot fi identificate două cele mai răspândite:
- Analogic, al cărui element principal este un transformator coborâtor, care, pe lângă funcția sa principală, asigură și izolarea galvanică.
- Principiul impulsului.
Să vedem cum diferă aceste două opțiuni.
PSU bazat pe un transformator de putere
Să luăm în considerare o diagramă bloc simplificată a acestui dispozitiv. După cum se poate observa din figură, la intrare este instalat un transformator coborâtor, cu ajutorul acestuia, amplitudinea tensiunii de alimentare este convertită, de exemplu, de la 220 V obținem 15 V. Următorul bloc este un redresor, acesta sarcina este de a converti curentul sinusoidal într-unul pulsat (armonica este afișată deasupra imaginii simbolice). În acest scop, se folosesc elemente semiconductoare de redresare (diode) conectate printr-un circuit în punte. Principiul lor de funcționare poate fi găsit pe site-ul nostru.
Următorul bloc îndeplinește două funcții: netezește tensiunea (se folosește un condensator de capacitate adecvată în acest scop) și o stabilizează. Acesta din urmă este necesar pentru ca tensiunea să nu „scădeze” atunci când sarcina crește.
Diagrama bloc dată este mult simplificată, de regulă, o sursă de acest tip are un filtru de intrare și circuite de protecție, dar acest lucru nu este important pentru explicarea funcționării dispozitivului.
Toate dezavantajele opțiunii de mai sus sunt legate direct sau indirect de elementul principal de proiectare - transformatorul. În primul rând, greutatea și dimensiunile sale limitează miniaturizarea. Pentru a nu fi nefondat, vom folosi ca exemplu un transformator coborâtor 220/12 V cu o putere nominală de 250 W. Greutatea unei astfel de unități este de aproximativ 4 kilograme, dimensiunile 125x124x89 mm. Vă puteți imagina cât ar cântări un încărcător de laptop bazat pe acesta.
În al doilea rând, prețul unor astfel de dispozitive este uneori de multe ori mai mare decât costul total al celorlalte componente.
Dispozitive cu impulsuri
După cum se poate observa din diagrama bloc prezentată în figura 3, principiul de funcționare al acestor dispozitive diferă semnificativ de convertoarele analogice, în primul rând în absența unui transformator de intrare descendente.
Figura 3. Schema bloc a unei surse de alimentare comutatoare Să luăm în considerare algoritmul de operare al unei astfel de surse:
- Protectorul de supratensiune este furnizat cu energie; sarcina acestuia este de a minimiza interferențele din rețea, atât la intrare, cât și la ieșire, care apar ca urmare a funcționării.
- Apoi, intră în funcțiune unitatea de conversie a tensiunii sinusoidale în tensiune constantă pulsată și un filtru de netezire.
- În etapa următoare, un invertor este conectat la proces, sarcina sa este legată de formarea de semnale dreptunghiulare de înaltă frecvență. Feedback-ul către invertor se realizează prin unitatea de control.
- Următorul bloc este IT, este necesar pentru modul generator automat, alimentarea cu tensiune a circuitului, protecție, controlul controlerului, precum și sarcina. În plus, sarcina IT include asigurarea izolației galvanice între circuitele de înaltă și joasă tensiune.
Spre deosebire de un transformator coborâtor, miezul acestui dispozitiv este realizat din materiale ferimagnetice, acest lucru contribuind la transmiterea fiabilă a semnalelor RF, care pot fi în intervalul 20-100 kHz. O trăsătură caracteristică a IT este că atunci când îl conectați, includerea începutului și a sfârșitului înfășurărilor este critică. Dimensiunile mici ale acestui dispozitiv fac posibilă producerea de dispozitive în miniatură, un exemplu este cablarea electronică (balastul) unui LED sau lampă de economisire a energiei.
- Apoi, redresorul de ieșire intră în funcțiune, deoarece funcționează cu tensiune de înaltă frecvență, procesul necesită elemente semiconductoare de mare viteză, astfel încât diode Schottky sunt utilizate în acest scop.
- În faza finală, netezirea se realizează pe un filtru avantajos, după care se aplică tensiune la sarcină.
Acum, așa cum am promis, să ne uităm la principiul de funcționare al elementului principal al acestui dispozitiv - invertorul.
Cum funcționează un invertor?
Modularea RF poate fi realizată în trei moduri:
- frecvența pulsului;
- fază-impuls;
- lățimea impulsului.
În practică, se folosește ultima opțiune. Acest lucru se datorează atât simplității implementării, cât și faptului că PWM are o frecvență de comunicare constantă, spre deosebire de celelalte două metode de modulare. O diagramă bloc care descrie funcționarea controlerului este prezentată mai jos.
Algoritmul de funcționare a dispozitivului este următorul:
Generatorul de frecvență de referință generează o serie de semnale dreptunghiulare, a căror frecvență corespunde celei de referință. Pe baza acestui semnal, se formează un dinte de ferăstrău U P, care este furnizat la intrarea comparatorului K PWM. Semnalul UUS care vine de la amplificatorul de control este furnizat la a doua intrare a acestui dispozitiv. Semnalul generat de acest amplificator corespunde diferenței proporționale dintre U P (tensiune de referință) și U RS (semnal de control din circuitul de feedback). Adică, semnalul de control UUS este, de fapt, o tensiune nepotrivită cu un nivel care depinde atât de curentul de pe sarcină, cât și de tensiunea de pe aceasta (U OUT).
Această metodă de implementare vă permite să organizați un circuit închis care vă permite să controlați tensiunea de ieșire, adică, de fapt, vorbim despre o unitate funcțională liniar-discretă. La ieșire sunt generate impulsuri, cu o durată în funcție de diferența dintre semnalele de referință și cele de control. Pe baza acesteia, se creează o tensiune pentru a controla tranzistorul cheie al invertorului.
Procesul de stabilizare a tensiunii de ieșire se realizează prin monitorizarea nivelului acesteia atunci când se modifică, tensiunea semnalului de control U PC se modifică proporțional, ceea ce duce la creșterea sau scăderea duratei dintre impulsuri.
Ca urmare, puterea circuitelor secundare se modifică, ceea ce asigură stabilizarea tensiunii de ieșire.
Pentru a asigura siguranța, este necesară izolarea galvanică între sursa de alimentare și feedback. De regulă, optocuplele sunt utilizate în acest scop.
Punctele forte și punctele slabe ale surselor pulsate
Dacă comparăm dispozitive analogice și cu impulsuri de aceeași putere, acestea din urmă vor avea următoarele avantaje:
- Dimensiune și greutate reduse datorită absenței unui transformator coborâtor de joasă frecvență și a elementelor de control care necesită îndepărtarea căldurii folosind radiatoare mari. Datorită utilizării tehnologiei de conversie a semnalului de înaltă frecvență, este posibilă reducerea capacității condensatoarelor utilizate în filtre, ceea ce permite instalarea unor elemente mai mici.
- Eficiență mai mare, deoarece pierderile principale sunt cauzate doar de procese tranzitorii, în timp ce în circuitele analogice se pierde constant multă energie în timpul conversiei electromagnetice. Rezultatul vorbește de la sine, crescând eficiența la 95-98%.
- Cost mai mic datorită utilizării elementelor semiconductoare mai puțin puternice.
- Gamă mai largă de tensiune de intrare. Acest tip de echipamente nu necesită frecvență și amplitudine, prin urmare, este permisă conectarea la rețele de diferite standarde;
- Disponibilitatea unei protecții fiabile împotriva scurtcircuitelor, suprasarcinii și a altor situații de urgență.
Dezavantajele tehnologiei cu impulsuri includ:
Prezența interferenței RF este o consecință a funcționării convertorului de înaltă frecvență. Acest factor necesită instalarea unui filtru care suprimă interferențele. Din păcate, funcționarea sa nu este întotdeauna eficientă, ceea ce impune unele restricții privind utilizarea dispozitivelor de acest tip în echipamente de înaltă precizie.
Cerințe speciale pentru sarcină, aceasta nu trebuie redusă sau mărită. De îndată ce nivelul curentului depășește pragul superior sau inferior, caracteristicile tensiunii de ieșire vor începe să difere semnificativ de cele standard. De regulă, producătorii (chiar și cei recent chinezi) asigură astfel de situații și instalează o protecție adecvată în produsele lor.
Domeniul de aplicare
Aproape toate electronicele moderne sunt alimentate din blocuri de acest tip, de exemplu:
Asamblarea unei surse de alimentare comutatoare cu propriile mâini
Să luăm în considerare circuitul unei surse de alimentare simple, în care se aplică principiul de funcționare descris mai sus.
Denumiri:
- Rezistoare: R1 – 100 Ohm, R2 – de la 150 kOhm la 300 kOhm (selectabile), R3 – 1 kOhm.
- Capacitate: C1 și C2 - 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 - 0,22 µF x 400 V, C5 - 6800 -15000 pF (selectabil), 012 µF, C6 - 10 µF x 7 µF – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
- Diode: VD1-4 - KD258V, VD5 și VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
- Tranzistor VT1 – KT872A.
- Stabilizator de tensiune D1 - microcircuit KR142 cu indice EH5 - EH8 (în funcție de tensiunea de ieșire necesară).
- Transformator T1 - se folosește un miez de ferită în formă de w cu dimensiunile 5x5. Înfăşurarea primară este înfăşurată cu 600 de spire de sârmă Ø 0,1 mm, secundarul (pinii 3-4) conţine 44 de spire de Ø 0,25 mm, iar ultima înfăşurare conţine 5 spire de Ø 0,1 mm.
- Siguranță FU1 – 0,25A.
Configurația se reduce la selectarea valorilor R2 și C5, care asigură excitarea generatorului la o tensiune de intrare de 185-240 V.
Un redresor este un dispozitiv pentru transformarea tensiunii alternative în tensiune continuă. Aceasta este una dintre cele mai comune părți ale aparatelor electrice, variind de la uscătoare de păr la toate tipurile de surse de alimentare cu tensiune de ieșire DC. Există diferite circuite redresoare și fiecare dintre ele își face față sarcinii sale într-o anumită măsură. În acest articol vom vorbi despre cum să faceți un redresor monofazat și de ce este necesar.
Definiţie
Un redresor este un dispozitiv conceput pentru a transforma curentul alternativ în curent continuu. Cuvântul „constant” nu este în întregime corect, adevărul este că la ieșirea redresorului, în circuitul de tensiune alternativă sinusoidal, va exista în orice caz o tensiune pulsatorie nestabilizată. Cu cuvinte simple: constant în semn, dar variabil în mărime.
Există două tipuri de redresoare:
Jumătate de undă. Rectifică doar o jumătate de undă din tensiunea de intrare. Caracterizat prin ondulații puternice și tensiune scăzută în raport cu intrarea.
Val plin. În consecință, două semi-unde sunt rectificate. Ondularea este mai mică, tensiunea este mai mare decât la intrarea redresorului - acestea sunt două caracteristici principale.
Ce înseamnă tensiune stabilizată și nestabilizată?
Stabilizată este o tensiune care nu se modifică în valoare indiferent de sarcină sau de supratensiunile de intrare. Pentru sursele de alimentare cu transformatoare, acest lucru este deosebit de important deoarece tensiunea de ieșire depinde de tensiunea de intrare și diferă de aceasta prin K timpii de transformare.
Tensiune nestabilizată - modificări în funcție de supratensiuni în rețeaua de alimentare și de caracteristicile sarcinii. Cu o astfel de sursă de alimentare, din cauza reducerilor, dispozitivele conectate pot să funcționeze defectuos sau să devină complet inoperabile și să se defecteze.
Tensiune de ieșire
Principalele cantități de tensiune alternativă sunt amplitudinea și valoarea efectivă. Când spun „într-o rețea de 220 V”, se referă la tensiunea efectivă.
Dacă vorbim despre valoarea amplitudinii, atunci ne referim la câți volți de la zero până la punctul de sus al semi-undei unei unde sinusoidale.
Omitând teoria și un număr de formule, putem spune că este de 1,41 ori mai mică decât amplitudinea. Sau:
Tensiunea de amplitudine într-o rețea de 220 V este egală cu:
Prima schemă este mai comună. Este alcătuit dintr-o punte de diode - conectată între ele printr-un „pătrat”, iar o sarcină este conectată la umerii săi. Redresorul tip punte este asamblat conform diagramei de mai jos:
Poate fi conectat direct la o rețea de 220 V, așa cum se face în, sau la înfășurările secundare ale unui transformator de rețea (50 Hz). Punțile de diode conform acestei scheme pot fi asamblate din diode discrete (individuale) sau pot utiliza un ansamblu de punte de diode gata făcute într-o singură carcasă.
Al doilea circuit - un redresor de punct mediu nu poate fi conectat direct la rețea. Semnificația sa este de a folosi un transformator cu un robinet din mijloc.
În centrul său, acestea sunt două redresoare cu jumătate de undă conectate la capetele înfășurării secundare, sarcina este conectată cu un contact la punctul de conectare al diodei, iar al doilea la robinetul din mijlocul înfășurărilor.
Avantajul său față de primul circuit este numărul mai mic de diode semiconductoare. Dezavantajul este utilizarea unui transformator cu un punct de mijloc sau, așa cum îl numesc și ei, un robinet din mijloc. Sunt mai puțin comune decât transformatoarele convenționale cu o înfășurare secundară fără robinete.
Netezirea ondulațiilor
Alimentarea cu tensiune pulsatorie este inacceptabilă pentru un număr de consumatori, de exemplu, surse de lumină și echipamente audio. În plus, pulsațiile luminoase permise sunt reglementate în reglementările de stat și din industrie.
Pentru a netezi ondulațiile, folosesc un condensator instalat în paralel, un filtru LC, diferite filtre P și G...
Dar cea mai comună și simplă opțiune este un condensator instalat în paralel cu sarcina. Dezavantajul său este că, pentru a reduce ondulația la o sarcină foarte puternică, va trebui să instalați condensatoare foarte mari - zeci de mii de microfaradi.
Principiul său de funcționare este că condensatorul este încărcat, tensiunea lui atinge amplitudine, tensiunea de alimentare după punctul de amplitudine maximă începe să scadă, din acest moment sarcina este alimentată de condensator. Condensatorul se descarcă în funcție de rezistența sarcinii (sau rezistența echivalentă a acesteia dacă nu este rezistiv). Cu cât capacitatea condensatorului este mai mare, cu atât ondulația va fi mai mică în comparație cu un condensator cu o capacitate mai mică conectat la aceeași sarcină.
Cu cuvinte simple: cu cât condensatorul se descarcă mai lent, cu atât mai puține ondulații.
Rata de descărcare a condensatorului depinde de curentul consumat de sarcină. Poate fi determinat folosind formula constantei de timp:
unde R este rezistența de sarcină și C este capacitatea condensatorului de netezire.
Astfel, de la o stare complet încărcată la o stare complet descărcată, condensatorul se va descărca în 3-5 t. Se încarcă cu aceeași viteză dacă încărcarea are loc printr-un rezistor, deci în cazul nostru nu contează.
Rezultă că pentru a atinge un nivel acceptabil de ondulație (este determinat de cerințele de sarcină pentru sursa de alimentare), aveți nevoie de o capacitate care va fi descărcată într-un timp de câteva ori mai mare decât t. Deoarece rezistența majorității sarcinilor este relativ mică, este necesară o capacitate mare, prin urmare, pentru a netezi ondulațiile la ieșirea redresorului, acestea sunt utilizate, sunt numite și polare sau polarizate.
Vă rugăm să rețineți că nu este recomandat să confundați polaritatea unui condensator electrolitic, deoarece acest lucru poate duce la defecțiunea acestuia și chiar la explozie. Condensatoarele moderne sunt protejate de explozie - au o ștanțare în formă de cruce pe capacul superior, de-a lungul căreia carcasa se va crăpa pur și simplu. Dar un flux de fum va iesi din condensator, va fi rau daca va intra in ochi.
Capacitatea este calculată pe baza factorului de ondulare care trebuie asigurat. În termeni simpli, coeficientul de ondulație arată cu ce procent de tensiune scade (pulsări).
C=3200*In/Un*Kp,
Unde In este curentul de sarcină, Un este tensiunea de sarcină, Kn este factorul de ondulare.
Pentru majoritatea tipurilor de echipamente, coeficientul de ondulare este considerat a fi 0,01-0,001. În plus, este recomandabil să instalați o capacitate cât mai mare pentru a filtra interferențele de înaltă frecvență.
Cum să faci o sursă de alimentare cu propriile mâini?
Cea mai simplă sursă de alimentare CC constă din trei elemente:
1. Transformator;
3. Condensator.
Aceasta este o sursă de alimentare CC nereglementată cu un condensator de netezire. Tensiunea la ieșire este mai mare decât tensiunea alternativă de pe înfășurarea secundară. Aceasta înseamnă că dacă aveți un transformator 220/12 (primarul este de 220V și secundarul este de 12V), atunci la ieșire veți obține o constantă de 15-17V. Această valoare depinde de capacitatea condensatorului de netezire. Acest circuit poate fi folosit pentru a alimenta orice sarcină, dacă nu contează că tensiunea poate „pluti” atunci când tensiunea de alimentare se schimbă.
Un condensator are două caracteristici principale - capacitatea și tensiunea. Ne-am dat seama cum să selectăm capacitatea, dar nu cum să selectăm tensiunea. Tensiunea condensatorului trebuie să depășească tensiunea de amplitudine la ieșirea redresorului cu cel puțin jumătate. Dacă tensiunea reală de pe plăcile condensatorului depășește tensiunea nominală, există o probabilitate mare de defecțiune a acesteia.
Vechii condensatori sovietici au fost fabricați cu o rezervă bună de tensiune, dar acum toată lumea folosește electroliți ieftini din China, unde în cel mai bun caz există o rezervă mică, iar în cel mai rău caz nu va rezista la tensiunea nominală specificată. Prin urmare, nu vă zgâriți cu fiabilitatea.
Sursa de alimentare stabilizată diferă de cea anterioară doar prin prezența unui stabilizator de tensiune (sau curent). Cea mai simplă opțiune este să utilizați L78xx sau altele, cum ar fi KREN-ul intern.
În acest fel puteți obține orice tensiune, singura condiție atunci când utilizați astfel de stabilizatori este ca tensiunea către stabilizator să depășească valoarea stabilizată (ieșire) cu cel puțin 1,5V. Să ne uităm la ce este scris în fișa de date a stabilizatorului de 12 V L7812:
Tensiunea de intrare nu trebuie să depășească 35V, pentru stabilizatorii de la 5 la 12V și 40V pentru stabilizatorii 20-24V.
Tensiunea de intrare trebuie să depășească tensiunea de ieșire cu 2-2,5 V.
Aceste. pentru o sursă de alimentare stabilizată de 12V cu stabilizator din seria L7812 este necesar ca tensiunea redresată să fie în intervalul 14,5-35V, pentru a evita căderi, ar fi o soluție ideală folosirea unui transformator cu secundar de 12V. înfăşurat.
Dar curentul de ieșire este destul de modest - doar 1,5A, poate fi amplificat folosind un tranzistor de trecere. Dacă aveți , puteți utiliza această schemă:
Afișează doar conexiunea unui stabilizator liniar, partea „stânga” a circuitului cu transformatorul și redresorul.
Dacă aveți tranzistoare NPN precum KT803/KT805/KT808, atunci acesta va face:
Este de remarcat faptul că în al doilea circuit, tensiunea de ieșire va fi cu 0,6 V mai mică decât tensiunea de stabilizare - aceasta este o scădere la tranziția emițător-bază, am scris mai multe despre asta. Pentru a compensa această scădere, în circuit a fost introdusă dioda D1.
Este posibil să instalați doi stabilizatori liniari în paralel, dar nu este necesar! Datorită posibilelor abateri în timpul producției, sarcina va fi distribuită neuniform și una dintre ele se poate arde din această cauză.
Instalați atât tranzistorul, cât și stabilizatorul liniar pe radiator, de preferință pe diferite calorifere. Se încinge foarte tare.
Surse de alimentare reglementate
Cea mai simplă sursă de alimentare reglabilă poate fi realizată cu un stabilizator liniar reglabil LM317, curentul său este, de asemenea, de până la 1,5 A, puteți amplifica circuitul cu un tranzistor de trecere, așa cum este descris mai sus.
Iată o diagramă mai vizuală pentru asamblarea unei surse de alimentare reglabile.
Cu un regulator tiristor în înfășurarea primară, în esență aceeași sursă de alimentare reglată.
Apropo, o schemă similară este utilizată pentru a regla curentul de sudare:
Concluzie
Un redresor este utilizat în sursele de alimentare pentru a produce curent continuu din curent alternativ. Fără participarea sa, nu va fi posibilă alimentarea unei sarcini DC, de exemplu o bandă LED sau un radio.
De asemenea, utilizate într-o varietate de încărcătoare pentru bateriile de mașini, există o serie de circuite care utilizează un transformator cu un grup de robinete din înfășurarea primară, care sunt comutate printr-un comutator, iar în înfășurarea secundară este instalată doar o punte de diode. Comutatorul este instalat pe partea de înaltă tensiune, deoarece curentul este de câteva ori mai mic și contactele sale nu vor arde din aceasta.
Folosind diagramele din articol, puteți asambla o sursă simplă de alimentare atât pentru funcționarea constantă a unui dispozitiv, cât și pentru testarea produselor electronice de casă.
Circuitele nu sunt caracterizate de o eficiență ridicată, dar produc o tensiune stabilizată, fără prea multe ondulații, capacitatea condensatoarelor trebuie verificată și calculată pentru o sarcină specifică. Sunt perfecte pentru amplificatoarele audio de putere redusă și nu vor crea zgomot de fundal suplimentar. O sursă de alimentare reglabilă va fi utilă pentru pasionații de mașini și electricienii auto pentru a testa releul regulatorului de tensiune al generatorului.
O sursă de alimentare reglementată este utilizată în toate domeniile electronicii, iar dacă o îmbunătățiți cu protecție la scurtcircuit sau cu un stabilizator de curent pe două tranzistoare, veți obține o sursă de alimentare de laborator aproape cu drepturi depline.
Litiu-Ion (Li-Io), tensiune de încărcare a unui recipient: 4,2 - 4,25V. În plus, după numărul de celule: 4,2, 8,4, 12,6, 16,8.... Curentul de încărcare: pentru bateriile obișnuite este egal cu 0,5 din capacitatea în amperi sau mai puțin. Cele cu curent ridicat pot fi încărcate în siguranță cu un curent egal cu capacitatea în amperi (curent mare 2800 mAh, încărcare 2,8 A sau mai puțin).
Polimer de litiu (Li-Po), tensiune de încărcare per cutie: 4,2 V. Mai departe prin numărul de celule: 4,2, 8,4, 12,6, 16,8.... Curentul de încărcare: pentru bateriile obișnuite este egal cu capacitatea în amperi (baterie 3300 mAh, încărcare 3,3 A sau mai puțin).
Hidrură de nichel-metal (NiMH), tensiune de încărcare per cutie: 1,4 - 1,5 V. Mai departe prin numărul de celule: 2,8, 4,2, 5,6, 7, 8,4, 9,8, 11,2, 12,6... Curent de încărcare: 0,1-0,3 capacitate în amperi (baterie 2700 mAh, încărcare 0,27 A sau mai puțin). Încărcarea nu durează mai mult de 15-16 ore.
Plumb-acid (plumb acid), tensiune de încărcare per cutie: 2,3 V. Mai departe după numărul de celule: 4,6, 6,9, 9,2, 11,5, 13,8 (auto). Curent de încărcare: 0,1-0,3 capacitate în amperi (baterie 80 Ah, încărcare 16 A sau mai puțin).