Spínané napájecí zdroje se stále znovu stávají předmětem diskusí a sporů a jejich konstrukce a konstrukce působí v radioamatérských kruzích určité potíže. Technici domácích rádií se stále častěji obracejí na spínaná napájecí zařízení, protože mají řadu nepopiratelných výhod oproti tradičním transformátorovým jednotkám. Mnoho radioamatérů, zejména začátečníků, si však na jejich montáž netroufá, i přes jejich široké použití v moderní radioelektronické výrobě.
Důvodů je mnoho. Od nepochopení principů fungování až po složitost obvodů pulzních sekundárních zdrojů. Někteří jednoduše nemohou najít požadovanou základnu rádiových prvků. Ale zkušení rádioví inženýři již dlouho opustili těžké napájecí transformátory v kompaktní domácí elektronice.
Ale pokud je pro domácnost použití transformátorových zdrojů stále nějak opodstatněné, pak například v autě, na silnici, v polních podmínkách atd. Transformátor je úplně k ničemu.
Zde přichází na pomoc spínací měniče napětí. Jsou schopny čerpat elektřinu doslova z jakékoli baterie nebo baterie stejnosměrných galvanických článků a převádět ji na požadované napětí s maximálním výkonem od několika wattů do několika kilowattů.
Souhlasíte, když cestujete jakýmkoli druhem dopravy a v blízkosti není žádná zásuvka, do které byste mohli připojit nabíječku, abyste mohli dobít vybitou baterii digitálního fotoaparátu, mobilního telefonu, digitální videokamery, přehrávače a mnoha dalších. atd. to přinejmenším způsobuje mnoho nepříjemností. A kolikrát se vám podařilo digitálně zachytit něco, co se vám líbilo, a okamžitě to poslat rodině a přátelům pomocí telefonu.
Vše, co musíte udělat, je připájet jednoduchý obvod pulzního měniče napětí na desku s plošnými spoji, která se vejde do dlaně, a vzít si s sebou pár AA baterií. To je vše, co potřebujete ke štěstí!
Nenechme se však unést, ale pojďme přímo k podstatě článku. Již jsme nejednou hovořili o teoretických a praktických aspektech navrhování spínaných zdrojů doma, například Pulsní měnič, Automobilový měnič napětí a; nastíněné metody výpočtu transformátorů, sdílená užitečná literatura o výkonové elektronice, doporučená literatura nejen pro začínající elektrotechniky, například Výpočet výkonového transformátoru; a v článku Schéma převodníku 1000 VA se rozvinula celá, dalo by se říci, debata o změně obvodu.
No a dnes odpovíme na otázku jednoho z radioamatérů:
Existuje něco pro napájení +/-25 - 30 voltů (bipolární) pro 4 tři piny pro napájení UMZCH - 4 x TDA7293? S výkonem 550-600 wattů... pro napájení ze sítě (~220V).
Při této příležitosti se dokonce rozhodli vydat samostatný článek, aby ukázali obecné teoretické principy pro vývoj spínaných zdrojů.
Předkládaný materiál se zaměřením na jednotlivé problémy návrhu a zapojení pulzních sekundárních napájecích zdrojů má radioamatérům ukázat celý algoritmus jejich výpočtu. Veškeré technické, konstrukční, obvodové doplňky a řešení, pokud je to nutné, budou zveřejněny níže v komentářích. Žádáme všechny zainteresované elektrotechniky a zkušené radiotechniky, aby se zúčastnili diskuse o spínaných zdrojích.
Pro začátek si tedy obecně nastínime, jaké hlavní moduly jsou v každém spínaném zdroji. V typickém provedení lze spínaný zdroj rozdělit na tři funkční části. Tento:
1. PWM (PWM) regulátor, na jehož základě je sestaven hlavní oscilátor, obvykle s frekvencí asi 30...60 kHz;
2. kaskáda výkonových spínačů, jejichž roli mohou plnit výkonné bipolární tranzistory, tranzistory s efektem pole nebo IGBT (bipolární s izolovaným hradlem); tento výkonový stupeň může obsahovat přídavný řídicí obvod pro stejné spínače využívající integrované budiče nebo nízkovýkonové tranzistory; Důležitý je také obvod pro připojení výkonových spínačů: můstek (plný můstek), poloviční můstek (poloviční můstek) nebo se středním bodem (push-pull);
3. pulsní transformátor s primárním a sekundárním vinutím (vinutími) a podle toho s usměrňovacími diodami, filtry, stabilizátory atd. na výstupu; jako jádro se obvykle volí ferit nebo alsifer; obecně ty magnetické materiály, které jsou schopny pracovat při vysokých frekvencích (v některých případech nad 100 kHz).
To je ve skutečnosti vše, co potřebujete k sestavení spínaného zdroje. Na fotografii jsou zvýrazněny hlavní části UPS. Pro přehlednost tyto moduly a schéma elektrického obvodu jakýkoli spínaný zdroj. Například:
Mimochodem, zde je výkonový stupeň zapojen podle obvodu se středem.
Nyní vyvineme řešení návrhu obvodu pro budoucí zařízení, modul po modulu.
Nejprve se rozhodneme pro hlavní oscilátor. Přesněji řečeno s PWM regulátor. V současné době, jak víte, je jich obrovské množství. Zde jsou možná hlavními kritérii výběru dostupnost a cena. Nepotřebujeme žádný generátor, ale jeden s pulzně šířkovou modulací. Princip fungování ve zkratce je „není/není žádný signál“. Výstup regulátoru je buď jedna (vysoká úroveň) nebo nula (nízká úroveň).
V souladu s tím jsou výstupní tranzistory otevřené nebo zavřené, ať již přivádějí napětí do cívky pulzního transformátoru nebo ne. Navíc k takovému přepínání dochází s vysokou frekvencí (jak již bylo zmíněno dříve, obvykle je frekvence 30...60 kHz).
Kmitočet se nastavuje v závislosti na potřebách projektanta externím obvodem PWM regulátoru, sestávajícího zpravidla z rezistorů a kondenzátorů. Nedávno jsem dokonce narazil na myšlenku použít počítačový COM port jako zdroj PWM. No dobře... Pro naše budoucí napájení Vezměme regulátor K1156EU2 PWM. Ale to není důležité. Můžete si vzít téměř jakýkoli dvoutakt ovladač. Například jeden z nejběžnějších je TL494. Je znázorněn obvod hlavního oscilátoru, který je na něm založen. Obecně platí, že typické schéma zapojení pro jakýkoli jiný mikroobvod lze nalézt v technické dokumentaci k němu (datasheet).
Regulátor K1156EU2 je určen pro použití jako řídicí obvod pro pulzní sekundární napájecí zdroje pracující na frekvencích do 1 MHz. Díky svému vysokému výkonu našel mikroobvod široké uplatnění a dobře se osvědčil. Pokud neexistuje domácí verze ovladače, lze jej nahradit analogy, jako je UC1825, UC2825, UC3825. Koncové stupně s polovičním můstkem regulátoru jsou navrženy tak, aby poháněly velké kapacitní zátěže, jako jsou hradla výkonových MOSFETů, a spínaly jak klesající, tak klesající proud. Popis pinů K1156EU2 je následující:
Za zmínku také stojí, že frekvence pulzů závisí na hodnotách odporu a kondenzátoru na kolících 5 a 6 mikroobvodu. Kapacita kondenzátoru je navíc zodpovědná za pauzu (tzv. mrtvý čas) mezi impulsy. A to přímo ovlivňuje současné sepnutí výstupních spínačů, aby se zabránilo průchozím proudům. Tato otázka je zvláště důležitá u vysokých pravomocí. Odpor rezistoru se volí z rozsahu 3...100 kOhm, kapacita kondenzátoru je 0,47...100 nF. Nomogramy pro výběr těchto rádiových komponent jsou uvedeny níže na obrázku:
Pro zajištění mrtvého času > 1,5 μs (pro snížení pravděpodobnosti průchozích proudů přes MOSFET ve výkonovém stupni) bude zapotřebí kondenzátor s kapacitou 15 nF (0,015 μF nebo 15 000 pF). Nyní se podívejte na levý graf. O frekvenci bude více informací. V této fázi budeme brát 60 kHz jako nominální. To znamená, že pro náš hlavní oscilátor je potřeba rezistor s nominální hodnotou 3 kOhm. Nastavíme trimr na 4,7 kOhm. Mohou mírně zvýšit frekvenci, čímž se zvýší výkon napájecího zdroje jako celku.
Důležitou funkcí K1156EU2 je jejich společné použití. Tito. jeden generátor bude master a druhý bude slave. K tomuto účelu slouží funkční 4 synchronizační kolík. V důsledku toho můžete získat dva synchronně pracující generátory PWM. Existuje mnoho aplikací pro tuto metodu. Protože generátory budou pracovat synchronně, každý z nich může být zatížen samostatným koncovým stupněm s výkonovými spínači a pulzním transformátorem. V tomto případě lze použít transformátory s menším celkovým výkonem. Pokud tedy potřebujeme celkový výkon spínaného zdroje alespoň 600 W pro 4 UMZCH, pak můžeme použít dva 300 W transformátory s připojenými dvěma UMZCH. Podle toho budeme moci odstranit část zátěže z tranzistorů koncového stupně, drátu vinutí a budeme potřebovat i menší jádro. V tomto ohledu můžete dokonce ušetřit na nákupu rádiových komponentů pro budoucí UPS. Synchronizační obvod pro dva PWM regulátory (master a slave) vypadá takto:
Pro všeobecné vzdělávací účely se však omezíme na zařazení K1156EU2 v jediné (standardní) verzi, protože Naším cílem je poskytnout vám obecné rozvojové dovednosti. A racionalita použití toho či onoho obvodu nebo technického řešení bude záviset na účelu použití spínaného zdroje.
Vyřešili jsme první funkční modul budoucí sekundární napájecí jednotky. Nakonec přijímáme verzi návrhu obvodu generátoru založenou na K1156EU2, jak je znázorněno v čísle 1. V případě potřeby lze v konečné fázi návrhu upravit hodnocení dílů, což ve skutečnosti neovlivní funkční schéma generátoru.
Nyní si promluvme o tom, co bude řídit řadič K1156EU2 nebo TL494 PWM nebo jakýkoli jiný IC. Budeme používat jako vypínače MOSFET tranzistory jako nejúčinnější. U bipolárních je jejich podstatnou nevýhodou zvýšené zbytkové napětí na kolektoru v saturačním režimu, vysoký řídicí výkon v obvodu báze a dlouhá doba resorpce. To vše vede k výraznému poklesu účinnosti kláves. Ale IGBT nebo bipolární tranzistory s izolovaným hradlem jsou příliš drahé a nejsou příliš běžné. Volba tedy padá na MOSFET.
Pojďme určit hranice výběru MOS tranzistorů. Podle podmínek potřebujeme spínaný zdroj o výkonu 600 wattů ze zdroje 220 voltů. To znamená, že po usměrňovacích diodách a filtračním kondenzátoru se 220 voltů střídavého proudu přemění na 300...310 voltů stejnosměrného proudu. To je při jmenovitém napětí 220 V. Ale elektrická síť může být buď 175 nebo 250 voltů. Síla proudu v obvodu bude nominálně rovna I=P/U nebo I=600 W/300(310) V=1,94…2 ampér.
Budoucnost Pulzní měnič bude typu push-pull, protože jednocyklové se dobře osvědčily při výkonech do 100 wattů. Obvod pro připojení výkonového stupně push-pull spínaného zdroje vybíráme ze tří stávajících. Toto, jak bylo řečeno, je plný můstek, poloviční můstek nebo se středem (push-pull). Druhý obvod je nejúčinnější se vstupním napětím do 100 voltů a výkonem do 500 wattů. V zásadě můžete použít spínací obvod push-pull, ale nebudeme to opakovat, protože je to právě téma diskuse v článku “1000 VA Converter Circuit”. Polomůstkové a můstkové obvody se efektivně používají při vyšších vstupních napětích (a to máme 310 V) a s výkony do 1 kW v prvním případě a nad 1 kW ve druhém případě. Vyhovuje nám polomůstkový obvod zapnutí výkonového stupně.
Vezměme spínací frekvenci výkonových tranzistorů asi 60 kHz. Kvůli možnému frekvenčnímu driftu se může zvýšit až na 65 kHz. Frekvenci můžete samozřejmě zvýšit na 100 kHz, případně i více. Mnoho magnetických materiálů používaných jako jádra pulzních transformátorů však není schopno pracovat na takových frekvencích. Navíc s rostoucí frekvencí budeme potřebovat výkonové diody vysokofrekvenčního usměrňovače. Nejsou ale levné a pro mnohé těžko dostupné. Navíc po celovlnném usměrňovači se frekvence zdvojnásobí. Omezíme se tedy na frekvenci 60 kHz, jako nejoptimálnější.
Nyní určíme amplitudu jmenovitého napětí na primárním vinutí pulzního transformátoru s přihlédnutím k poklesu napětí na tranzistorovém přechodu. U=310/2 – u, kde u je úbytek napětí na přechodu MOSFET. Protože jsme ještě nevybrali tranzistory, vezmeme v průměru u = 0,7 V. Proto U = (310/2) -0,7 = 154,3 V. Minimální amplituda při poklesu síťového napětí na 175 voltů nebude větší než 123 V, a maximum při zvýšení na 250 V není menší než 176 V. Pro výběr tranzistorů MIS vycházíme z maximálního přípustného proudu (600/123 = 4,8 A) a napětí (176 V). Podle výpočtů potřebujeme MOSFET s napětím drain-source 200 voltů a maximálním přípustným proudem přes přechod alespoň 6 ampérů. Tyto podmínky splňují např. IRF630, 2SK1117, 2SK1917, IRF740, IRFP460, IRF830 atd. Zde opět vycházíme z dostupnosti a ceny. Pro náš příklad si vezměme IRFP460. Klíče napájení byly vyzvednuty.
Diody usměrňovacího můstku na vstupu spínaného zdroje volíme s ohledem na zpětné napětí 400 voltů a proud 2 ampéry (600/(175 V * 2 ks.) = 1,71 A) s můstkovým obvodem. Vezmeme diodový můstek typu KBU810. Obvod síťového usměrňovače bude vypadat takto:
Rezistory R1 a R2 jsou předřadné a slouží k vybíjení vysokonapěťových kondenzátorů z bezpečnostních důvodů.
Nyní spočítáme pulzní transformátor.
Výpočet transformátoru je nejsložitější, nejdůležitější a „subtilnější“ část celého výpočtu spínaného zdroje. K tomu je nejúčinnější použít počítačové programy, z nichž nejoblíbenější jsou ke stažení na našich radioamatérských stránkách. Ve výše uvedených článcích jsou také odkazy na programy pro výpočet transformátoru a jejich podrobný popis.
Takže jako výchozí údaje máme rozsah napájecího napětí 247...355 V (s odchylkou síťového napětí 175...250 V), výkon minimálně 600 wattů, efektivní indukci magnetického obvodu od 0,1 do 0,2 Tesla, efektivní magnetická permeabilita magnetického obvodu na Při použití jako jádro je feritový prstenec třídy M2500NMS1 K65x40x9 1800...2000. Výše je skutečné síťové napětí pro výpočet pulzního transformátoru v programu Design tools pulzní transformátory 4.0.0.0 a podobných (viz články). Jak jsem však radil, je lepší aplikovat programy všechny najednou komplexně. Podle toho je u některých nutné indikovat napětí přímo na primárním vinutí pulzního transformátoru. Představili jsme obvod síťového usměrňovače pro napájení pulzní jednotky. Jak vidíte, tam se pomocí děliče převádí síťové napětí na bipolární +/-154,3 V. Jmenovité napětí je indikováno pro síťové napětí 220 V. Podle toho při odchylce síťového napětí 175...250 V zap. primární vinutí, bude kolísat mezi 247... 355 volty (to je po usměrňovacích diodách a filtračních kondenzátorech) a 247/2-0,7...355/2-0,7, tzn. 122,8…176,8 voltů. Buď opatrný!
Myslíme si, že pomocí programů nebude těžké určit hlavní charakteristiky požadovaného pulzního transformátoru. Pro prsten K65x40x9, který jsme vzali, máme následující. Účinnost je asi 98 %; počet závitů v primárním vinutí je asi 55 o průměru 1,2 mm; počet závitů každého sekundárního vinutí pro napětí +/-30 V je 10+10 s odbočkou ze středu drátu o průměru 1,5 mm. Známe všechny údaje pro vinutí transformátoru. V důsledku vlastní výroby byste měli získat něco podobného a možná ještě lepšího (je lepší umístit vinutí rovnoměrněji kolem prstenu):
Přejděme přímo k obvodové části vývoje.
Již jsme určili, že náš spínaný zdroj bude push-pull s polomůstkovým připojením koncového stupně napájení, tvořeného dvěma výkonnými MOSFETy IRFP460. Jako PWM regulátor byl zvolen mikroobvod K1156EU2R. Nyní stojíme před úkolem zkombinovat všechny tři funkční moduly, z nichž každý má svůj elektrický obvod. Namísto znovuobjevování kola můžeme upravit stávající standardní elektrický obvod již navrženého UPS na námi zvoleném ovladači. Nakonec jsme dostali tuto verzi spínaného napájecího obvodu:
Jak vidíte, zahrnuje všechny tři moduly, o kterých jsme hovořili výše.
Navíc pomocí relé a omezovacího rezistoru R1 (typ C5-16MB nebo C5-5B) je na vstupu implementován měkký start, který umožňuje zabránit náhlým rázům proudu. Relé lze použít pro napětí 12 i 24 voltů s volbou odporu R19. Varistor RU1 chrání vstupní obvod před impulsy s nadměrnou amplitudou. Kondenzátory C1-C4 a dvouvinutá tlumivka L1 tvoří síťový odrušovací filtr, který zabraňuje pronikání vysokofrekvenčního zvlnění vytvářeného převodníkem do napájecí sítě. L1 se navíjí, dokud není okno vyplněno drátem o průměru 0,5 mm na magnetickém jádru Ш7x7 z alsifer ТЧ60, ТЧК55 nebo feritu typu 2000НМ. Vinutí induktoru obsahuje stejný počet závitů. Můžete použít magnetické jádro typu K24x14x7. Poté naviňte 50 závitů na 2 dráty.
Trimrový rezistor R16 a kondenzátor C12 určují převodní kmitočet. Pro snížení samoindukčního emf transformátoru T2 jsou tlumicí diody VD7 a VD8 připojeny paralelně k tranzistorovým kanálům. Schottkyho diody VD2 a VD3 chrání spínací tranzistory a výstupy mikroobvodu DA2 před impulzy zpětného napětí.
Proudový transformátor T1 je navinut na feritovém kroužku K10×6x3 třídy 4000NM nebo na K12×8x3 třídy 2000NM. Primární vinutí obsahuje 1 závit drátu o průměru 0,5 mm nebo montážní drát v polyvinylchloridové izolaci. Sekundární vinutí je 100 závitů s odbočkou od středu drátu PELSHO o průměru 0,06…0,12 mm. Vinutí by měla být izolována například lakovanou látkou. Primárním vinutím transformátoru T1 protéká proud. Napětí sekundárního vinutí přes rezistor R12 je přiváděno na vstup komparátoru proudu 9 pin mikroobvodu DA2. V okamžiku, kdy napětí na tomto vstupu překročí práh komparátoru (1 volt), generování budicích impulsů se zastaví. Proud odezvy ochrany závisí na počtu závitů sekundárního vinutí transformátoru T1, kapacitě kondenzátoru C8 a odporu rezistorů R8, R9 (ladění), R12.
Od okamžiku připojení k síti až do vybuzení měniče přijímá mikroobvod K1156EU2R energii z parametrického stabilizátoru napětí na rezistoru R2 (jehož odpor může být nutné snížit) a zenerově diodě VD4 přes diodu VD5. V tomto režimu mikroobvod spotřebovává proud ne více než 2 mA. Po vybuzení střídače napájí PWM regulátor pomocný usměrňovač VD13-VD16, jehož napětí je stabilizováno mikroobvodem KR142EN8V (nebo jakýmkoli jiným se stabilizačním napětím 15 voltů). Diody VD5 a VD18 eliminují vzájemné ovlivňování dvou napájecích zdrojů mikroobvodu K1156EU2R.
Optočlen U1 zajišťuje galvanické oddělení zpětnovazebního obvodu. Obvod OS je potřebný pro stabilizaci výstupního napětí spínaného zdroje. Pokud překročí jmenovitou hodnotu, prudce se zvýší proud zenerovou diodou VD17 a emitující diodou optočlenu. V důsledku toho se otevře fototranzistor optočlenu. Napětí na vstupu komparátoru zpětné vazby napětí se zvyšuje (1 větev mikroobvodu). Doba trvání pulsů na výstupu generátoru je zkrácena. To způsobí pokles výstupního napětí na nominální úroveň.
Princip činnosti spínaného napájecího obvodu by měl být jasný. Nyní přejděme k tipům na návrh rozložení desky s plošnými spoji a instalaci rádiových komponent.
Na závěr stojí za to věnovat pár slov tak špatnému jevu, jako je kožní efekt. V důsledku toho se vysokofrekvenční střídavý proud při průchodu vodičem nerozděluje rovnoměrně po průřezu, ale především v povrchové vrstvě. To může mít hrozné důsledky pro náš pulzní transformátor při vysokých výkonech. Proto se doporučuje navíjet výkonová vinutí transformátoru ne jedním vodičem velkého průřezu, protože nebude z toho mít žádný užitek, ale „pigtail“ upletený z několika drátů menšího průměru. Ukazuje se to tak nějak Litz drát. Zlepšíme tak činitel jakosti vinutí, zvýšíme účinnost a kvalitu pulzního transformátoru. Všimněte si, jak je navinuto primární vinutí:
Na fotografii je 8 pigtailů po 15 drátech. Vypadá to solidně, že?
Tento, jak se ukazuje, zdaleka není krátký článek pojednávající o nejdůležitějších aspektech návrhu pulzních zdrojů, se kterými se určitě setká každý radioamatér, který se rozhodne vytvořit SMPS. Snažili jsme se co nejjasněji popsat celý algoritmus akcí. Podrobněji jsme prozkoumali body, které stojí za to zdůraznit. Případné další tipy a triky pište do komentářů.
Radioamatéři se zajímají o elektrické obvody:
57 komentářů
Skvělé, skvělé, teď už jen musím najít čas a postavit něco podobného, jsem velmi vděčný, že má otázka byla tak široce pokryta. Děkuji!
Na jednom z radioamatérských stanovišť bylo ručně psané schéma výkonného automobilového měniče napětí se dvěma synchronně zapojenými TL494 a dvěma transformátory. Implementoval také stabilizaci napětí na optočlenu. Teď ji nemůžu najít. Možná ji někdo potkal? Nebo bych rád viděl schéma s kompletním zapojením dvou synchronně spojených TL494
▼ Zobrazit všechny komentáře ▼
pro ozonizér můžete použít blokovací generátor na horizontálním skenovacím transformátoru CRT televizorů a design bude mnohem jednodušší, ale vlastně, proč tolik energie? 500 wattů je hodně, ale 15 wattů je dost!
Signet jsem zveřejnil alespoň jako příklad. Bez pečeti není tento diagram pro nikoho relevantní. Autor to napsal pro teorii nebo co mohu udělat
Dobrý den všem. Ve schématu s EU není dostatek ovladače, např. IR2113, pro zajištění chodu kláves.
Zdravím všechny.Zajímalo by mě jak otestovat tyto MOSFETy doma? jinak generátor impulzů selhal tak tiše a bez výbuchů.
Lidé! potřebujete funkční schéma UPS, nejlépe jednodušší
na výstupu potřebujete 12V, 1-2A a hlavně - 4-5V 16A neusměrněných (napájení žhavícího obvodu). Z hlediska provozní doby je poslední 5-10 minut denně, hlavní provozní režim je 12 V. Předem díky.
Zde je deska s plošnými spoji pro UPS
synchronizace dvou TL494 z 5. nohy na 5. slave a 6. slave na 14. nohu, tedy referenční 5 V. Vzal jsem to z knihy o UPS z roku 2005, ale nezkontroloval jsem to
funguje skutečné napájení podle výše uvedeného označení? kam se poděl kohoutek z T1? ze stejné T1 je speciální vývod pro celou desku, když je trať poblíž?
Pečeť opět zmizela! napiš to plzzz
Předkládáme do pozornosti radioamatérů voj napájecí zdroj pro domácí laboratoř. Výhodou tohoto zdroje je, že nejsou potřeba další vinutí na výkonovém transformátoru. Čip DA1 pracuje s jedním napájením. Výstupní napětí je plynule nastavitelné od 0 do 30V. Zdroj má plynule nastavitelný proudový limit.
Návrh obvodu je jednoduchý a tento zdroj zvládne vyrobit i začínající radioamatér.
Usměrněné napětí +38V za kondenzátorem C1 je přivedeno na řídicí tranzistor VT2 a tranzistor VT1. Na tranzistoru VT1, diodě VD2, kondenzátoru C2 a rezistorech R1, R2, R3 je namontován stabilizátor, který se používá k napájení mikroobvodu DA1. Dioda VD2 je třísvorkový, nastavitelný, paralelní regulátor napětí. Na výstupu stabilizátoru nastavuje rezistor R2 napětí na +6,5 voltu, protože maximální napájecí napětí čipu DA1 VDD = 8 voltů. V operačním zesilovači DA1.1 TLC2272 je umístěna napěťová regulační část napájecího zdroje. Rezistor R14 reguluje výstupní napětí napájecího zdroje. Na jeden z kontaktů rezistoru R14 je přivedeno referenční napětí 2,5 V. Přesnost tohoto napětí v malých mezích je určena volbou rezistoru R9.
Přes rezistor R15, regulovaný rezistorem R14, je napětí přiváděno na vstup 3 operačního zesilovače DA1.1. Prostřednictvím tohoto operačního zesilovače je zpracováváno výstupní napětí napájecího zdroje. Rezistor R11 reguluje horní hranici výstupního napětí. Jak již bylo řečeno, čip DA1 je napájen unipolárním napětím 6,5V. A přesto bylo na výstupu napájecího zdroje možné získat výstupní napětí rovné 0 V.
Čip DA1.2 slouží k ochraně napájecího zdroje před proudem a zkratem. Mnoho takových řešení návrhu obvodu pro ochranné jednotky bylo popsáno v různé literatuře RL, a proto nejsou podrobně diskutovány.
Schematické schéma napájecího zdroje je na obr. 1. Obr.
Nastavení napájecího zdroje začíná připojením napětí +37…38 V na kondenzátor C1. Pomocí rezistoru R2 se na kolektoru VT1 nastaví napětí +6,5V. Čip DA1 není vložen do patice. Po nastavení výstupního napětí na noze 8 zásuvky DA1 na +6,5V vypněte napájení a vložte mikroobvod do zásuvky. Poté zapněte napájení a pokud se napětí na pinu 8 DA1 liší od +6,5V, upravte jej. Rezistor R14 by měl být nastaven na 0, tzn. do spodní polohy podle schématu. Po nastavení napájecího napětí mikroobvodu nastavte na horní svorce proměnného rezistoru R14 referenční napětí +2,5V. Pokud se liší od toho, co je uvedeno v obvodu, vyberte rezistor R9. Poté se rezistor R14 přesune do horní polohy a trimovací rezistor R11 nastaví horní hranici výstupního napětí +30V. Výstupní spodní napětí bez rezistoru R16 je 3,3 mV, což nemá vliv na čtení digitálního indikátoru a čtení je 0V. Pokud je mezi piny 1 a 2 mikroobvodu DA1.1 zapojen rezistor 1,3 MΩ, pak se spodní mez výstupního napětí sníží na 0,3 mV. Na desce plošných spojů jsou umístěny kontaktní plošky pro rezistor R16. Poté připojte reostatický odpor k zátěži a zkontrolujte parametry ochranné jednotky. V případě potřeby zvolte odpory R6 a R8.
V tomto návrhu lze použít následující komponenty.
VD2, VD3 - KPU2EH19, místo tranzistoru VT2 TIP147 můžete použít domácí tranzistor KT825, VT3 - BD139, BD140, VT1 - jakýkoli křemíkový nízko nebo středně výkonný tranzistor s napětím Uk alespoň 50V. Trimrové rezistory R2 a R11 z řady SP5. Výkonový transformátor lze použít pro výkon 100 ... 160 W. Rezistor R16 s charakteristikou TK ne horší než 30 ppm/Co a měl by být buď drátového typu nebo typu s kovovou fólií. Zdroj je sestaven na desce plošných spojů o rozměrech 85 x 65 mm.
Uzel referenčního napětí na VD3 lze nahradit uzlem na čipu TLE2425 - 2,5v. Vstupní napětí tohoto mikroobvodu se může lišit od 4 do 40V. Výstupní napětí je stabilní – 2,5V.
Během nastavení byl místo čipu TLC2272 experimentálně použit čip TLC2262. Všechny parametry zůstaly stejné jako zadané, nebyly pozorovány žádné odchylky režimů.
Při testování této konstrukce nebylo pro napájení mikroobvodu dodáváno 6,5 V, ale 5 V. V tomto případě rezistor R9 = 1,6 k. Napájecí jednotka mikroobvodu byla nahrazena jednotkou znázorněnou na obr. 5. Obr.
Pokud čip TLC2272 není v pouzdře DIP-8, ale v pouzdře SOIC-8, pak můžete bez předělání plošného spoje postupovat následovně. Z izolovaného materiálu se připraví podklad - obdélník o rozměrech 20 x 5 mm. Na tento obdélník jej přilepte lepidlem „MOMENT“ „tlapkami nahoru“, tzn. vzhůru nohama, mikroobvod. Umístění mikroobvodu na podložce je na obr. 6. Obr.
Poté se výsledný „sendvič“ přilepí stejným lepidlem na zadní stranu desky s plošnými spoji po odstranění patice DIP-8 (pokud byla připájena). Substrát s mikroobvodem je přilepen, rovnoměrně umístěn mezi kontaktními ploškami mikroobvodu na desce s plošnými spoji. Kolík 1 mikroobvodu by měl být naproti kontaktní podložce patřící kolíku 1 čipu DA1 nebo by měl být posunut o něco níže. Po této operaci pomocí ohebných vodičů a páječky spojíme nožičky mikroobvodu a kontaktní plošky na desce plošných spojů.
Radioamatéři shromáždili několik kopií těchto napájecích zdrojů. Všichni začali okamžitě pracovat a vykazovali požadované výsledky.
Při vývoji návrhu jsme brali v úvahu levnou základnu dílů, minimum dílů, jednoduchost nastavení a manipulace a také výstupní parametry, které jsou mezi radioamatéry nejpřijatelnější.
| Označení | Typ | Označení | Množství | Poznámka | Prodejna | Můj poznámkový blok | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Operační zesilovač | TLC2272 | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| VT1 | Bipolární tranzistor | 2N2222A | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| VT2 | Bipolární tranzistor | TIP147 | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| VT3 | Bipolární tranzistor | KT815G | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| VD1 | Diodový můstek | RS602 | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| VD2, VD3 | Referenční napětí IC | TL431 | 2 | Do poznámkového bloku | |||
| VD4 | Světelná dioda | AL307B | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| VD5 | Usměrňovací dioda | 1N4148 | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C1 | Elektrolytický kondenzátor | 10 000 µF 50 V | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C2 | Kondenzátor | 510 pF | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C3 | Kondenzátor | 3,3 nF | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C4 | Kondenzátor | 100 nF | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C5 | Kondenzátor | 150 nF | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C6 | Kondenzátor | 470 nF | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R1, R8 | Rezistor | 3 kOhm | 2 | Do poznámkového bloku | |||
| R2 | Trimrový odpor | 10 kOhm | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R3 | Rezistor | 4,53 kOhm | 1 | 1% | Do poznámkového bloku | ||
| R4, R6 | Rezistor | 4,7 kOhm | 2 | Do poznámkového bloku | |||
| R5, R17 | Rezistor | 2 kOhm | 2 | Do poznámkového bloku | |||
| R7 | Variabilní odpor | 4,7 kOhm | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R9 | Rezistor | 2 kOhm | 1 | výběr | Do poznámkového bloku | ||
| R10 | Rezistor | 510 ohmů | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R11 | Trimrový odpor | 1,5 kOhm | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R12 | Rezistor | 1 kOhm | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R13, R15 | Rezistor | 10 kOhm | 2 | Do poznámkového bloku | |||
| R14 | Variabilní odpor | 2,2 kOhm | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R16 | Rezistor | 1,3 MOhm | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| R18 | Rezistor | 68 ohmů | 1 | 0,5 W | Do poznámkového bloku | ||
| R19 | Rezistor | 300 ohmů | 1 | 0,5 W | Do poznámkového bloku | ||
| R20 | Rezistor | 47 ohmů | 1 | 0,5 W | Do poznámkového bloku | ||
| Rn | Rezistor | 0,2 Ohm | 1 | drát | Do poznámkového bloku | ||
| TP1 | Transformátor | 100 - 160W | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| FU1 | Pojistka | 2 A | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| SA1 | Přepínač | 1 | Do poznámkového bloku | ||||
| Schéma Obr. 4 | |||||||
| DA2 | Stabilizátor | TLE2425 | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| VD5 | Usměrňovací dioda | ||||||
Všichni technici oprav elektroniky vědí, jak je důležité mít laboratorní napájecí zdroj, který lze použít k získání různých hodnot napětí a proudu pro použití v nabíjecích zařízeních, napájení, testování obvodů atd. Existuje mnoho druhů takových zařízení na prodej, ale zkušení radioamatéři jsou docela schopni vyrobit laboratorní napájecí zdroj vlastníma rukama. K tomu můžete použít použité díly a pouzdra a doplnit je o nové prvky.
Nejjednodušší napájecí zdroj se skládá pouze z několika prvků. Pro začínající radioamatéry bude snadné navrhnout a sestavit tyto lehké obvody. Hlavním principem je vytvoření usměrňovacího obvodu pro výrobu stejnosměrného proudu. V tomto případě se úroveň výstupního napětí nezmění, závisí na transformačním poměru.
Základní komponenty pro jednoduchý napájecí obvod:
Pro návrh 12voltového zdroje potřebujete transformátor, který by snížil napětí z 220 na 16 V, protože za usměrňovačem napětí mírně klesá. Takové transformátory lze nalézt v použitých počítačových napájecích zdrojích nebo zakoupených nových. S doporučeními ohledně převíjecích transformátorů se můžete setkat sami, ale zpočátku je lepší se bez něj obejít.
Vhodné jsou křemíkové diody. Pro zařízení malého výkonu jsou k dispozici hotové můstky. Je důležité je správně zapojit.
Toto je hlavní část okruhu, která ještě není zcela připravena k použití. Pro získání lepšího výstupního signálu je nutné za diodový můstek osadit další zenerovu diodu.
Výsledné zařízení je běžný napájecí zdroj bez dalších funkcí a je schopen podporovat malé zatěžovací proudy až do 1 A. Zvýšení proudu však může poškodit součásti obvodu.
K získání výkonného zdroje stačí osadit jeden nebo více zesilovacích stupňů na bázi tranzistorových prvků TIP2955 ve stejném provedení.
Důležité! Pro zajištění teplotního režimu obvodu na výkonných tranzistorech je nutné zajistit chlazení: radiátor nebo ventilaci.
Napájecí zdroje s regulací napětí mohou pomoci vyřešit složitější problémy. Komerčně dostupná zařízení se liší parametry ovládání, jmenovitými výkony atd. a jsou vybírána s ohledem na plánované použití.
Jednoduchý nastavitelný napájecí zdroj se sestaví podle přibližného schématu na obrázku.
První část obvodu s transformátorem, diodovým můstkem a vyhlazovacím kondenzátorem je podobná obvodu klasického zdroje bez regulace. Jako transformátor můžete použít i zařízení ze starého zdroje, hlavní je, že odpovídá zvoleným parametrům napětí. Tento indikátor sekundárního vinutí omezuje regulační limit.
Jak schéma funguje:
Při požadavku na jiný rozsah regulace je nutné osadit transformátor s odpovídající charakteristikou, což si vyžádá i zařazení další zenerovy diody apod. Tranzistor vyžaduje chlazení radiátorem.
Vhodné jsou jakékoli měřicí přístroje pro nejjednodušší regulované napájení: analogové i digitální.
Po vybudování nastavitelného napájecího zdroje vlastníma rukama jej můžete použít pro zařízení určená pro různá provozní a nabíjecí napětí.
Konstrukce bipolárního napájecího zdroje je složitější. Zkušení elektrotechnici jej mohou navrhnout. Na rozdíl od unipolárních poskytují takovéto zdroje na výstupu napětí se znaménkem plus a mínus, které je nutné při napájení zesilovačů.
Přestože obvod znázorněný na obrázku je jednoduchý, jeho implementace bude vyžadovat určité dovednosti a znalosti:
Bipolární laboratorní zdroj bude také vyžadovat instalaci monitorovacích zařízení. Pouzdro se montuje v závislosti na rozměrech zařízení.
Nejjednodušší metodou ochrany napájecího zdroje je instalace pojistek s pojistkovými vložkami. Existují pojistky se samoobnovením, které po přepálení nevyžadují výměnu (jejich životnost je omezená). Neposkytují ale plnou záruku. Tranzistor se často poškodí dříve, než dojde k přepálení pojistky. Radioamatéři vyvinuli různé obvody využívající tyristory a triaky. Možnosti lze nalézt online.
K výrobě pouzdra zařízení používá každý řemeslník metody, které má k dispozici. S trochou štěstí najdete již hotový kontejner pro zařízení, ale budete muset ještě změnit design přední stěny, abyste tam umístili ovládací zařízení a nastavovací knoflíky.
Pár nápadů na výrobu:
Mnoho zařízení, zejména velkých, vyžaduje instalaci chladicího ventilátoru. Může být provozován v konstantním režimu nebo může být vytvořen obvod, který se automaticky zapne a vypne, když jsou dosaženy zadané parametry.
Obvod je realizován instalací teplotního čidla a mikroobvodu, který zajišťuje řízení. Aby bylo chlazení účinné, je nutný volný přístup vzduchu. To znamená, že zadní panel, v jehož blízkosti je namontován chladič a radiátory, musí mít otvory.
Důležité! Při montáži a opravách elektrických zařízení musíte pamatovat na nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Kondenzátory, které jsou pod napětím, musí být vybité.
Kvalitní a spolehlivý laboratorní zdroj je možné sestavit vlastníma rukama, pokud používáte provozuschopné komponenty, jasně vypočítáte jejich parametry, používáte osvědčené obvody a potřebná zařízení.
Bez nastavitelného zdroje se neobejdete. Při sestavování a odlaďování jakéhokoli zařízení sestaveného radioamatérem vždy vyvstává otázka, kde jej napájet. Zde je výběr malý, buď napájecí zdroj nebo baterie (baterie). Svého času jsem pro tyto účely zakoupil čínský adaptér s přepínačem výstupního napětí od 1,5 do 12 voltů, ale také se ukázalo, že v amatérské radioamatérské praxi není úplně vhodný. Začal jsem hledat schéma zapojení zařízení, ve kterém by bylo možné plynule regulovat výstupní napětí a na jednom ze stránek jsem našel následující napájecí obvod:
Regulované napájení - elektrické schéma
T1 Transformátor s napětím na sekundárním vinutí 12-14 voltů.
VD1 KTS405B
C1 2000 μFx25 voltů
R1 470 ohmů
R2 10 kOhm
R3 1 kOhm
D1 D814D
VT1 KT315
VT2 KT817
Vzal jsem některé další díly ze svého zdroje a konkrétně jsem vyměnil tranzistor kt817 na kt805, prostě proto, že jsem ho už měl a přišel i s radiátorem. Dalo by se pohodlně připájet na svorky, aby se následně připojilo k desce povrchovou montáží. Pokud je potřeba sestavit takový napájecí zdroj pro vysoký výkon, musíte si vzít transformátor také pro 12-14 voltů a podle toho také diodový můstek pro vysoký výkon. V tomto případě bude nutné zvětšit plochu radiátoru. Vzal jsem to tak, jak je uvedeno na obrázku, KTs405B. Pokud chcete, aby napětí nebylo regulováno z 11,5 voltu na nulu, ale vyšší, musíte zvolit zenerovu diodu pro požadované napětí a tranzistory s vyšším provozním napětím. Transformátor samozřejmě musí produkovat i vyšší napětí na sekundárním vinutí alespoň 3-5 voltů. Podrobnosti budete muset vybrat experimentálně. Rozložil jsem desku plošných spojů pro tento zdroj:
U tohoto zařízení se výstupní napětí nastavuje otáčením knoflíku s proměnným odporem. Samotný reostat nebyl do desky připájen, ale připevněn k hornímu krytu zařízení a připojen k desce pomocí zařízení pro povrchovou montáž. Na desce jsou připojené svorky proměnného rezistoru označeny jako R2.1, R2.2, R2.3. Pokud se napětí nastavuje otáčením knoflíku ne zleva (minimum) doprava (maximum), musíte prohodit krajní svorky proměnného odporu. Na desce + a – označují plus a mínus výstupu. Pro přesné měření testerem je potřeba při nastavování požadovaného napětí přidat mezi plus a mínus výstupu odpor 1 kOhm. Na schématu to není uvedeno, ale je to na mé desce s plošnými spoji. Pro ty, kteří mají ještě zásoby starých tranzistorů, mohu nabídnout tuto možnost regulovaného napájení:
Nastavitelný napájecí zdroj na staré díly - schéma
Můj zdroj je vybaven pojistkou, klíčovým vypínačem a kontrolkou napájení na neonové lampě, to vše je spojeno povrchovou montáží. Pro napájení sestaveného zařízení je vhodné použít izolované krokosvorky.Na napájení se připojují pomocí laboratorních svorek, do kterých lze nahoře vložit i sondy z testeru.To se hodí, když potřebujete krátce napájet napájení do obvodu a připojit pomocí krokosvorek nikde, například při opravách, dotýkat se kontaktů na desce s hroty sond. Fotografie hotového zařízení na obrázku níže:
Se současnou úrovní rozvoje elementární základny radioelektronických součástek lze velmi rychle a snadno vyrobit jednoduchý a spolehlivý napájecí zdroj vlastníma rukama. To nevyžaduje znalosti elektroniky a elektrotechniky na vysoké úrovni. Brzy to uvidíte.
Vyrobit si svůj první zdroj energie je docela zajímavá a nezapomenutelná událost. Důležitým kritériem je zde proto jednoduchost obvodu, aby po sestavení ihned fungoval bez jakýchkoliv dalších nastavování či úprav.
Je třeba poznamenat, že téměř každé elektronické, elektrické zařízení nebo spotřebič potřebuje napájení. Rozdíl spočívá pouze v základních parametrech – velikosti napětí a proudu, jejichž součin dává výkon.
Výroba napájecího zdroje vlastníma rukama je velmi dobrou první zkušeností pro začínající elektrotechniky, protože vám umožňuje cítit (ne na sobě) různé velikosti proudů tekoucích v zařízeních.
Moderní trh s napájecími zdroji je rozdělen do dvou kategorií: transformátorové a beztransformátorové. První z nich jsou poměrně snadno vyrobitelné pro začínající radioamatéry. Druhou nespornou výhodou je relativně nízká úroveň elektromagnetického záření, a tedy rušení. Významnou nevýhodou moderních standardů je významná hmotnost a rozměry způsobené přítomností transformátoru - nejtěžšího a nejobjemnějšího prvku v obvodu.
Beztransformátorové napájecí zdroje nemají poslední nedostatek kvůli absenci transformátoru. Nebo spíše je tam, ale ne v klasickém podání, ale pracuje s vysokofrekvenčním napětím, což umožňuje snížit počet závitů a velikost magnetického obvodu. Výsledkem je zmenšení celkových rozměrů transformátoru. Vysoká frekvence je generována polovodičovými spínači v procesu zapínání a vypínání podle daného algoritmu. V důsledku toho dochází k silnému elektromagnetickému rušení, proto je nutné takové zdroje stínit.
Budeme montovat transformátorový zdroj, který nikdy neztratí svůj význam, protože se stále používá ve špičkových audio zařízeních díky minimální úrovni generovaného šumu, což je velmi důležité pro získání vysoce kvalitního zvuku.
Touha získat co nejkompaktnější hotové zařízení vedla ke vzniku různých mikroobvodů, uvnitř kterých jsou stovky, tisíce a miliony jednotlivých elektronických prvků. Téměř každé elektronické zařízení proto obsahuje mikroobvod, jehož standardní napájení je 3,3 V nebo 5 V. Pomocné prvky lze napájet od 9 V do 12 V DC. Dobře však víme, že zásuvka má střídavé napětí 220 V s frekvencí 50 Hz. Pokud je aplikován přímo na mikroobvod nebo jakýkoli jiný nízkonapěťový prvek, okamžitě selžou.
Odtud je zřejmé, že hlavním úkolem síťového zdroje (PSU) je snížit napětí na přijatelnou úroveň a také jej převést (usměrnit) ze AC na DC. Jeho hladina navíc musí zůstat konstantní bez ohledu na kolísání vstupu (v zásuvce). V opačném případě bude zařízení nestabilní. Další důležitou funkcí napájecího zdroje je proto stabilizace úrovně napětí.
Obecně se struktura napájecího zdroje skládá z transformátoru, usměrňovače, filtru a stabilizátoru.
Kromě hlavních součástek se používá i řada pomocných součástek, například indikační LED diody signalizující přítomnost přiváděného napětí. A pokud napájecí zdroj umožňuje jeho nastavení, pak samozřejmě bude voltmetr a možná i ampérmetr.
V tomto zapojení se používá transformátor pro snížení napětí ve vývodu 220 V na požadovanou úroveň, nejčastěji 5 V, 9 V, 12 V nebo 15 V. Zároveň je galvanické oddělení vn a nn. se také provádí napěťové obvody. Proto v jakýchkoli nouzových situacích napětí na elektronickém zařízení nepřekročí hodnotu sekundárního vinutí. Galvanické oddělení také zvyšuje bezpečnost obsluhy. V případě dotyku na zařízení člověk nespadne pod vysoký potenciál 220 V.
Konstrukce transformátoru je poměrně jednoduchá. Skládá se z jádra, které plní funkci magnetického obvodu, které je tvořeno tenkými destičkami, které dobře vedou magnetický tok, oddělenými dielektrikem, což je nevodivý lak.
Na jádrové tyči jsou navinuta alespoň dvě vinutí. Jeden je primární (nazývaný také síťový) - je do něj přiváděno 220 V a druhý je sekundární - je z něj odstraněno snížené napětí.
Princip činnosti transformátoru je následující. Pokud je na síťové vinutí přivedeno napětí, pak, protože je uzavřeno, začne jím protékat střídavý proud. Kolem tohoto proudu vzniká střídavé magnetické pole, které se shromažďuje v jádře a protéká jím ve formě magnetického toku. Protože na jádru je další vinutí - sekundární, vlivem střídavého magnetického toku se v něm generuje elektromotorická síla (EMF). Když je toto vinutí zkratováno na zátěž, bude jím protékat střídavý proud.
Radioamatéři ve své praxi nejčastěji používají dva typy transformátorů, které se liší především typem jádra – pancéřové a toroidní. Ten je výhodnější pro použití v tom, že je docela snadné na něj navinout požadovaný počet závitů, čímž se získá požadované sekundární napětí, které je přímo úměrné počtu závitů.
Hlavními parametry jsou pro nás dva parametry transformátoru – napětí a proud sekundárního vinutí. Hodnotu proudu budeme brát jako 1 A, protože pro stejnou hodnotu použijeme zenerovy diody. O tom trochu dále.
Pokračujeme v sestavování napájecího zdroje vlastníma rukama. A dalším prvkem v obvodu je diodový můstek, známý také jako polovodič nebo diodový usměrňovač. Je určen k přeměně střídavého napětí sekundárního vinutí transformátoru na stejnosměrné napětí, přesněji řečeno na usměrněné pulzující napětí. Odtud pochází název „usměrňovač“.
Existují různé usměrňovací obvody, ale nejpoužívanější je můstkový obvod. Princip jeho fungování je následující. V první půlperiodě střídavého napětí protéká proud po dráze přes diodu VD1, rezistor R1 a LED VD5. Dále se proud vrací do vinutí přes otevřený VD2.
Na diody VD3 a VD4 je v tuto chvíli přivedeno zpětné napětí, jsou tedy uzamčeny a neprotéká jimi žádný proud (ve skutečnosti teče pouze v okamžiku sepnutí, ale to lze zanedbat).
V dalším půlcyklu, kdy proud v sekundárním vinutí změní svůj směr, se stane opak: VD1 a VD2 se uzavřou a VD3 a VD4 se otevřou. V tomto případě zůstane směr toku proudu rezistorem R1 a LED VD5 stejný.
Diodový můstek lze připájet ze čtyř diod zapojených podle výše uvedeného schématu. Nebo si ji můžete koupit již hotovou. Dodávají se v horizontální a vertikální verzi v různých pouzdrech. Ale v každém případě mají čtyři závěry. Dvě svorky jsou napájeny střídavým napětím, jsou označeny znakem „~“, obě jsou stejně dlouhé a jsou nejkratší.
Usměrněné napětí je odstraněno z dalších dvou svorek. Jsou označeny „+“ a „-“. Kolík „+“ má mezi ostatními nejdelší délku. A na některých budovách je v jeho blízkosti zkosení.
Po diodovém můstku má napětí pulsující charakter a je stále nevhodné pro napájení mikroobvodů a zejména mikrokontrolérů, které jsou velmi citlivé na různé druhy úbytků napětí. Proto je potřeba ho vyhladit. K tomu můžete použít tlumivku nebo kondenzátor. V uvažovaném obvodu stačí použít kondenzátor. Musí však mít velkou kapacitu, proto by se měl použít elektrolytický kondenzátor. Takové kondenzátory mají často polaritu, takže je třeba ji při zapojování do obvodu dodržovat.
Záporný pól je kratší než kladný a na těle blízko prvního je znaménko „-“.
Pravděpodobně jste si všimli, že napětí v zásuvce se nerovná 220 V, ale pohybuje se v určitých mezích. To je zvláště patrné při připojení výkonné zátěže. Pokud neuplatníte speciální opatření, změní se v proporcionálním rozsahu na výstupu napájecího zdroje. Takové vibrace jsou však krajně nežádoucí a pro mnoho elektronických prvků někdy nepřijatelné. Proto musí být napětí za kondenzátorovým filtrem stabilizováno. V závislosti na parametrech napájeného zařízení se používají dvě možnosti stabilizace. V prvním případě je použita zenerova dioda a ve druhém je použit integrovaný stabilizátor napětí. Uvažujme o aplikaci posledně jmenovaného.
V radioamatérské praxi se hojně používají stabilizátory napětí řady LM78xx a LM79xx. Dvě písmena označují výrobce. Proto místo LM mohou být jiná písmena, například CM. Označení se skládá ze čtyř čísel. První dva - 78 nebo 79 - znamenají kladné nebo záporné napětí. Poslední dvě číslice, v tomto případě místo dvou X: xx, označují hodnotu výstupu U. Pokud je například poloha dvou X 12, pak tento stabilizátor produkuje 12 V; 08 – 8 V atd.
Dešifrujme například následující označení:
LM7805 → 5V kladné napětí
LM7912 → 12 V záporné U
Integrované stabilizátory mají tři výstupy: vstupní, společný a výstupní; určeno pro proud 1A.
Pokud výstup U výrazně převyšuje vstup a maximální odběr proudu je 1 A, pak se stabilizátor velmi zahřívá, proto by měl být instalován na radiátor. Konstrukce pouzdra tuto možnost umožňuje.
Pokud je zatěžovací proud mnohem nižší než limit, nemusíte instalovat radiátor.
Klasické provedení napájecího obvodu obsahuje: síťový transformátor, diodový můstek, kondenzátorový filtr, stabilizátor a LED. Ten funguje jako indikátor a je připojen přes odpor omezující proud.
Protože v tomto obvodu je prvkem omezujícím proud stabilizátor LM7805 (přípustná hodnota 1 A), musí být všechny ostatní součástky dimenzovány na proud minimálně 1 A. Proto je sekundární vinutí transformátoru voleno na proud jeden ampér. Jeho napětí by nemělo být nižší než stabilizovaná hodnota. A z dobrého důvodu by se mělo volit z takových hledisek, aby po usměrnění a vyhlazení bylo U o 2 - 3 V vyšší než stabilizované, tzn. Na vstup stabilizátoru by mělo být přivedeno o několik voltů více, než je jeho výstupní hodnota. Jinak to nebude fungovat správně. Například pro LM7805 vstup U = 7 - 8 V; pro LM7805 → 15 V. Je však třeba vzít v úvahu, že pokud je hodnota U příliš vysoká, mikroobvod se velmi zahřeje, protože „extra“ napětí zhasne při jeho vnitřním odporu.
Diodový můstek může být vyroben z diod typu 1N4007 nebo si vezměte hotový pro proud alespoň 1 A.
Vyhlazovací kondenzátor C1 by měl mít velkou kapacitu 100 - 1000 µF a U = 16 V.
Kondenzátory C2 a C3 jsou navrženy tak, aby vyhladily vysokofrekvenční zvlnění, ke kterému dochází při provozu LM7805. Jsou instalovány pro větší spolehlivost a jsou doporučeními výrobců stabilizátorů podobných typů. Obvod funguje normálně i bez takových kondenzátorů, ale protože nestojí prakticky nic, je lepší je nainstalovat.
Často je nutné napájet pouze jeden nebo pár mikroobvodů nebo nízkovýkonových tranzistorů. V tomto případě není racionální používat výkonný napájecí zdroj. Proto by bylo nejlepší použít stabilizátory řady 78L05, 78L12, 79L05, 79L08 atd. Jsou navrženy pro maximální proud 100 mA = 0,1 A, ale jsou velmi kompaktní a ne větší než běžný tranzistor a také nevyžadují instalaci na radiátor.
Značení a schéma zapojení jsou podobné jako u výše diskutované řady LM, liší se pouze umístění kolíků.
Například je znázorněno schéma zapojení pro stabilizátor 78L05. Je také vhodný pro LM7805.
Schéma zapojení pro záporné stabilizátory napětí je uvedeno níže. Vstup je -8 V a výstup -5 V.
Jak vidíte, výroba napájecího zdroje vlastníma rukama je velmi jednoduchá. Jakékoli napětí lze získat instalací vhodného stabilizátoru. Měli byste si také pamatovat parametry transformátoru. Dále se podíváme na to, jak vyrobit zdroj s regulací napětí.
