Vyrobit si zdroj vlastníma rukama má smysl nejen pro nadšené radioamatéry. Domácí napájecí zdroj (PSU) vytvoří pohodlí a ušetří značné množství v následujících případech:
Profesionální napájecí zdroje jsou určeny pro napájení jakéhokoli druhu zátěže, vč. reaktivní. Mezi možné spotřebitele patří přesné vybavení. Pro-BP musí udržovat stanovené napětí s nejvyšší přesností po neomezeně dlouhou dobu a jeho konstrukce, ochrana a automatizace musí umožňovat provoz například nekvalifikovanému personálu ve ztížených podmínkách. biologové k napájení svých přístrojů ve skleníku nebo na expedici.
Amatérský laboratorní zdroj je zbaven těchto omezení, a proto jej lze výrazně zjednodušit při zachování ukazatelů kvality dostatečných pro osobní použití. Dále, prostřednictvím také jednoduchých vylepšení, je možné z něj získat speciální napájecí zdroj. Co teď budeme dělat?
Poznámka: SNN i ISN mohou pracovat jak z průmyslového frekvenčního zdroje s transformátorem na železe, tak z elektrického zdroje.
UPS jsou kompaktní a ekonomické. A ve spíži má mnoho lidí zdroj ze starého počítače, který se povaluje, zastaralý, ale docela provozuschopný. Je tedy možné uzpůsobit spínaný zdroj z počítače pro amatérské/pracovní účely? Počítačová UPS je bohužel poměrně vysoce specializované zařízení a možnosti jeho použití doma/v práci jsou velmi omezené:
Pro běžného amatéra je možná vhodné používat UPS předělanou z počítačové pouze k napájení elektrického nářadí; o tom viz níže. Druhý případ je, pokud se amatér zabývá opravou PC a/nebo tvorbou logických obvodů. Ale pak už ví, jak k tomu přizpůsobit napájení z počítače:
Vzhledem k nedostatkům UPS a jejich základní a obvodové složitosti se na závěr podíváme jen na pár z nich, ale jednoduchých a užitečných, a povíme si o způsobu opravy IPS. Hlavní část materiálu je věnována SNN a IPN s průmyslovými frekvenčními transformátory. Umožňují osobě, která právě vzala do ruky páječku, postavit napájecí zdroj velmi vysoké kvality. A mít to na farmě, bude snazší zvládnout „jemné“ techniky.
Nejprve se podívejme na IPN. Pulzní si necháme podrobněji až na část o opravách, ale s těmi „železnými“ mají něco společného: výkonový transformátor, usměrňovač a filtr pro potlačení zvlnění. Společně je lze realizovat různými způsoby v závislosti na účelu napájení.
Poz. 1 na Obr. 1 – půlvlnný (1P) usměrňovač. Úbytek napětí na diodě je nejmenší, cca. 2B. Ale pulzace usměrněného napětí je s frekvencí 50 Hz a je „roztrhaná“, tzn. s intervaly mezi impulsy, takže kondenzátor pulzačního filtru Sf by měl mít kapacitu 4-6krát větší než v jiných obvodech. Využití výkonového transformátoru Tr pro napájení je 50 %, protože Je usměrněna pouze 1 půlvlna. Ze stejného důvodu dochází v magnetickém obvodu Tr k nerovnováze magnetického toku a síť to „nevidí“ jako aktivní zátěž, ale jako indukčnost. Proto se 1P usměrňovače používají pouze pro malý výkon a tam, kde není jiná cesta, např. v IIN na blokovacích generátorech a s tlumicí diodou, viz níže.
Poznámka: proč 2V, a ne 0,7V, při kterém se otevírá p-n přechod v křemíku? Důvodem je proud, který je popsán níže.
Poz. 2 – 2-půlvlna se středem (2PS). Ztráty diod jsou stejné jako dříve. pouzdro. Zvlnění je 100 Hz spojité, takže je potřeba co nejmenší Sf. Použití Tr – 100% Nevýhoda – dvojnásobná spotřeba mědi na sekundárním vinutí. V době, kdy se vyráběly usměrňovače pomocí kenotronových výbojek, to nevadilo, ale nyní je to rozhodující. Proto se 2PS používají v nízkonapěťových usměrňovačích, hlavně na vyšších frekvencích se Schottkyho diodami v UPS, ale 2PS nemají žádná zásadní omezení výkonu.
Poz. 3 – 2-půlvlnný most, 2RM. Ztráty na diodách jsou dvojnásobné oproti poz. 1 a 2. Zbytek je stejný jako 2PS, ale sekundární měď je potřeba téměř o polovinu méně. Téměř - protože je třeba navinout několik závitů, aby se kompenzovaly ztráty na dvojici „extra“ diod. Nejčastěji se používá obvod pro napětí od 12V.
Poz. 3 – bipolární. „Můstek“ je znázorněn konvenčně, jak je zvykem ve schématech zapojení (zvykněte si!), a je otočen o 90 stupňů proti směru hodinových ručiček, ale ve skutečnosti jde o pár 2PS zapojených v opačných polaritách, jak je jasně vidět na Obr. 6. Spotřeba mědi je stejná jako 2PS, ztráty diod jsou stejné jako 2PM, zbytek je stejný jako u obou. Je určen především k napájení analogových zařízení, která vyžadují symetrii napětí: Hi-Fi UMZCH, DAC/ADC atd.
Poz. 4 – bipolární podle schématu paralelního zdvojení. Poskytuje zvýšenou symetrii napětí bez dalších opatření, protože asymetrie sekundárního vinutí je vyloučena. Při použití Tr 100% se vlní 100 Hz, ale trhá se, takže Sf potřebuje dvojnásobnou kapacitu. Ztráty na diodách jsou přibližně 2,7V vzájemnou výměnou průchozích proudů viz dále a při výkonu nad 15-20W prudce rostou. Jsou stavěny především jako nízkopříkonové pomocné pro nezávislé napájení operačních zesilovačů (op-ampů) a dalších nízkopříkonových, ale na kvalitu napájení náročných analogových součástek.
U UPS je celý obvod nejčastěji jasně vázán na standardní velikost (přesněji na objem a průřezovou plochu Sc) transformátoru/transformátorů, protože použití jemných procesů ve feritu umožňuje zjednodušit obvod a zároveň jej učinit spolehlivějším. Zde „nějak svým vlastním způsobem“ spočívá v přísném dodržování doporučení vývojáře.
Transformátor na bázi železa je vybrán s ohledem na vlastnosti SNN nebo je zohledněn při jeho výpočtu. Úbytek napětí na RE Ure by neměl být menší než 3V, jinak VS prudce klesne. Jak se Ure zvyšuje, VS se mírně zvyšuje, ale rozptýlený výkon RE roste mnohem rychleji. Ure se tedy odebírá při 4-6 V. K tomu připočteme 2(4) V ztrát na diodách a úbytek napětí na sekundárním vinutí Tr U2; pro výkonový rozsah 30-100W a napětí 12-60V to vezmeme na 2,5V. U2 nevzniká primárně ne ohmickým odporem vinutí (ten je u výkonných transformátorů obecně zanedbatelný), ale ztrátami v důsledku magnetizačního obrácení jádra a vytvořením rozptylového pole. Jednoduše řečeno, část energie sítě, „pumpovaná“ primárním vinutím do magnetického obvodu, se vypařuje do vnějšího prostoru, což bere v úvahu hodnota U2.
Počítali jsme tedy například pro můstkový usměrňovač 4 + 4 + 2,5 = 10,5 V navíc. Přičteme jej k požadovanému výstupnímu napětí napájecího zdroje; nechť je 12V a vydělíme 1,414, dostaneme 22,5/1,414 = 15,9 nebo 16V, to bude nejnižší dovolené napětí sekundárního vinutí. Pokud je TP tovární výroby, bereme 18V ze standardního rozsahu.
Nyní přichází na řadu sekundární proud, který se přirozeně rovná maximálnímu zatěžovacímu proudu. Řekněme, že potřebujeme 3A; vynásobte 18V, bude to 54W. Získali jsme celkový výkon Tr, Pg a jmenovitý výkon P zjistíme vydělením Pg účinností Tr η, která závisí na Pg:
V našem případě bude P = 54/0,8 = 67,5 W, ale taková standardní hodnota neexistuje, takže budete muset vzít 80 W. Aby na výstupu bylo 12Vx3A = 36W. Parní lokomotiva a to je vše. Je čas naučit se vypočítat a natočit „transy“ sami. Kromě toho byly v SSSR vyvinuty metody pro výpočet transformátorů na železe, které umožňují bez ztráty spolehlivosti vytlačit 600 W z jádra, které je při výpočtu podle amatérských rádiových referenčních knih schopno vyrobit pouze 250 W. W. "Iron Trance" není tak hloupý, jak se zdá.
Usměrněné napětí je potřeba stabilizovat a nejčastěji regulovat. Pokud je zátěž výkonnější než 30-40 W, je nutná i ochrana proti zkratu, jinak může porucha zdroje způsobit výpadek sítě. SNN to všechno dělá společně.
Pro začátečníka je lepší nepouštět se hned do vysokého výkonu, ale vyrobit si jednoduché, vysoce stabilní 12V ELV pro testování podle zapojení na Obr. 2. Lze jej pak použít jako zdroj referenčního napětí (jeho přesnou hodnotu nastavuje R5), pro kontrolu zařízení nebo jako kvalitní ELV ION. Maximální zatěžovací proud tohoto obvodu je pouze 40 mA, ale VSC na předpotopním GT403 a stejně starém K140UD1 je více než 1000 a při výměně VT1 za středně výkonný křemíkový a DA1 na kterémkoli z moderních operačních zesilovačů překročí 2000 a dokonce 2500. Zvýší se také zatěžovací proud na 150 -200 mA, což se již hodí.
Dalším stupněm je napájecí zdroj s regulací napětí. Předchozí byl proveden podle t. zv. kompenzační srovnávací obvod, ale je obtížné převést jeden na vysoký proud. Vyrobíme nový SNN založený na emitorovém sledovači (EF), ve kterém jsou RE a CU spojeny pouze v jednom tranzistoru. KSN bude někde kolem 80-150, ale pro amatéra to bude stačit. Ale SNN na ED umožňuje bez zvláštních triků získat výstupní proud až 10A nebo více, tolik, kolik dá Tr a vydrží RE.
Obvod jednoduchého zdroje 0-30V je znázorněn na poz. 1 Obr. 3. IPN pro něj je hotové trafo např. TPP nebo TS na 40-60W se sekundárním vinutím na 2x24V. Usměrňovač typu 2PS s diodami dimenzovanými na 3-5A nebo více (KD202, KD213, D242 atd.). VT1 je instalován na radiátoru o ploše 50 metrů čtverečních nebo více. cm; Starý PC procesor bude fungovat velmi dobře. Za takových podmínek se tento ELV nebojí zkratu, zahřejí se pouze VT1 a Tr, takže k ochraně stačí 0,5A pojistka v primárním obvodu vinutí Tr.
Poz. Obrázek 2 ukazuje, jak pohodlné je napájení na elektrickém zdroji pro amatéra: je zde napájecí obvod 5A s nastavením od 12 do 36 V. Tento zdroj dokáže dodat zátěži 10A, pokud je k dispozici 400W 36V Tr. Jeho první funkcí je integrovaný SNN K142EN8 (nejlépe s indexem B) působí v nezvyklé roli jako řídicí jednotka: k vlastnímu 12V výstupu je částečně nebo úplně přidáno všech 24V, napětí z ION na R1, R2, VD5 , VD6. Kondenzátory C2 a C3 zabraňují buzení na HF DA1 pracujícím v neobvyklém režimu.
Dalším bodem je zařízení na ochranu proti zkratu (PD) na R3, VT2, R4. Pokud úbytek napětí na R4 překročí přibližně 0,7 V, VT2 se otevře, uzavře základní obvod VT1 ke společnému vodiči, sepne a odpojí zátěž od napětí. R3 je potřeba, aby extra proud nepoškodil DA1 při spuštění ultrazvuku. Není třeba zvyšovat jeho nominální hodnotu, protože když se spustí ultrazvuk, musíte VT1 bezpečně uzamknout.
A poslední věcí je zdánlivě nadměrná kapacita výstupního filtračního kondenzátoru C4. V tomto případě je to bezpečné, protože Maximální kolektorový proud VT1 25A zajišťuje jeho nabití při zapnutí. Ale tento ELV dokáže dodat proud až 30A do zátěže během 50-70 ms, takže tento jednoduchý napájecí zdroj je vhodný pro napájení nízkonapěťového elektrického nářadí: jeho startovací proud tuto hodnotu nepřekračuje. Stačí si vyrobit (alespoň z plexiskla) kontaktní špalík s kabelem, nasadit patu madla a nechat „Akumycha“ odpočinout a šetřit prostředky, než odjedete.
Řekněme, že v tomto obvodu je výstup 12V s maximem 5A. To je jen průměrný výkon skládačky, ale na rozdíl od vrtačky nebo šroubováku to trvá neustále. U C1 se drží na cca 45V, tzn. na RE VT1 zůstává někde kolem 33V při proudu 5A. Ztrátový výkon je více než 150 W, dokonce více než 160, pokud uvážíte, že VD1-VD4 je také potřeba chladit. Z toho je zřejmé, že každý výkonný regulovatelný zdroj musí být vybaven velmi účinným systémem chlazení.
Žebrový/jehlový radiátor využívající přirozenou konvekci problém neřeší: výpočty ukazují, že je zapotřebí rozptylová plocha 2000 m2. viz a tloušťka tělesa chladiče (deska, ze které vybíhají žebra nebo jehly) je od 16 mm. Vlastnit tolik hliníku ve tvarovaném výrobku bylo a zůstává pro amatéra snem v křišťálovém zámku. Nevhodný není ani chladič CPU s prouděním vzduchu, ten je dimenzován na menší výkon.
Jednou z možností pro domácího řemeslníka je hliníkový plech o tloušťce 6 mm a rozměrech 150 x 250 mm s otvory o zvětšujícím se průměru vyvrtanými podél poloměrů z místa instalace chlazeného prvku v šachovnicovém vzoru. Bude také sloužit jako zadní stěna pouzdra napájecího zdroje, jako na Obr. 4.
Nezbytnou podmínkou účinnosti takového chladiče je slabé, ale nepřetržité proudění vzduchu skrz perforace z vnějšku dovnitř. Chcete-li to provést, nainstalujte do krytu (nejlépe nahoře) odtahový ventilátor s nízkým výkonem. Vhodný je například počítač o průměru 76 mm a více. přidat. HDD chladič nebo grafická karta. Připojuje se na piny 2 a 8 DA1, je tam vždy 12V.
Poznámka: Ve skutečnosti je radikálním způsobem, jak tento problém překonat, sekundární vinutí Tr s odbočkami pro 18, 27 a 36V. Primární napětí se spíná v závislosti na používaném nástroji.
Popsaný napájecí zdroj pro dílnu je dobrý a velmi spolehlivý, ale je těžké jej nosit s sebou na cesty. Zde se vejde zdroj napájení počítače: elektrické nářadí je necitlivé na většinu svých nedostatků. Některé úpravy se nejčastěji týkají instalace výstupního (nejblíže zátěži) elektrolytického kondenzátoru s velkou kapacitou pro výše popsaný účel. Receptů na přeměnu počítačových zdrojů pro elektrické nářadí (hlavně šroubováky, které nejsou příliš výkonné, ale velmi užitečné) je v RuNet spousta, jeden ze způsobů je ukázán na videu níže, pro 12V nástroj.
S 18V nástroji je to ještě jednodušší: při stejném výkonu spotřebují méně proudu. Zde se může hodit mnohem dostupnější zapalovací zařízení (předřadník) z 40W nebo více úsporné žárovky; dá se v případě špatné baterie úplně umístit a venku zůstane jen kabel se zástrčkou. Jak vyrobit zdroj pro 18V šroubovák z balastu od spálené hospodyně, viz následující video.
Ale vraťme se k SNN na ES; jejich schopnosti nejsou zdaleka vyčerpány. Na Obr. 5 – bipolární výkonný zdroj s regulací 0-30 V, vhodný pro Hi-Fi audio zařízení a další náročné spotřebitele. Výstupní napětí se nastavuje pomocí jednoho knoflíku (R8) a symetrie kanálů je udržována automaticky při jakékoli hodnotě napětí a libovolném zátěžovém proudu. Pedantovi-formalistovi může při pohledu na tento obvod zešedivět před očima, ale autorovi takový zdroj funguje správně už asi 30 let.
Hlavním kamenem úrazu při jeho vzniku bylo δr = δu/δi, kde δu a δi jsou malé okamžité přírůstky napětí, respektive proudu. Pro vývoj a nastavení vysoce kvalitního zařízení je nutné, aby δr nepřesáhlo 0,05-0,07 Ohm. Jednoduše, δr určuje schopnost napájecího zdroje okamžitě reagovat na skoky ve spotřebě proudu.
Pro SNN na EP je δr rovno ION, tzn. zenerova dioda děleno koeficientem přenosu proudu β RE. Ale u výkonných tranzistorů β výrazně klesá při velkém kolektorovém proudu a δr zenerovy diody se pohybuje od několika do desítek ohmů. Zde, abychom kompenzovali pokles napětí na RE a snížili teplotní drift výstupního napětí, museli jsme z nich sestavit celý řetězec na polovinu s diodami: VD8-VD10. Proto je referenční napětí z ION odstraněno přes další ED na VT1, jeho β se vynásobí β RE.
Dalším rysem této konstrukce je ochrana proti zkratu. Nejjednodušší z nich, popsaný výše, se žádným způsobem nehodí do bipolárního obvodu, takže problém ochrany je vyřešen podle zásady „neexistuje žádný trik proti šrotu“: neexistuje žádný ochranný modul jako takový, ale existuje redundance v parametry výkonných prvků - KT825 a KT827 při 25A a KD2997A při 30A. T2 není schopen poskytnout takový proud a zatímco se zahřeje, FU1 a/nebo FU2 bude mít čas vyhořet.
Poznámka: U miniaturních žárovek není nutné označovat přepálené pojistky. Je to tak, že v té době byly LED diody stále poměrně vzácné a ve skrýši bylo několik hrstek SMOKů.
Zbývá chránit RE před nadbytečnými vybíjecími proudy pulzačního filtru C3, C4 během zkratu. K tomu jsou připojeny přes omezovací odpory s nízkým odporem. V tomto případě se mohou v obvodu objevit pulsace s periodou rovnou časové konstantě R(3,4)C(3,4). Brání jim C5, C6 menší kapacity. Jejich extra proudy již nejsou pro RE nebezpečné: náboj se vybíjí rychleji, než se krystaly výkonného KT825/827 zahřívají.
Výstupní symetrii zajišťuje operační zesilovač DA1. RE záporného kanálu VT2 je otevřen proudem přes R6. Jakmile mínus výstupu překročí plus v absolutní hodnotě, mírně se otevře VT3, což zavře VT2 a absolutní hodnoty výstupních napětí se budou rovnat. Provozní kontrola symetrie výstupu se provádí číselníkovým úchylkoměrem s nulou uprostřed stupnice P1 (jeho vzhled je znázorněn na vložce) a v případě potřeby seřízení provádí R11.
Poslední zajímavostí je výstupní filtr C9-C12, L1, L2. Tato konstrukce je nezbytná k pohlcení případného vysokofrekvenčního rušení ze zátěže, aby se vám nelámal mozek: prototyp je zabugovaný nebo se napájecí zdroj „viklaje“. U samotných elektrolytických kondenzátorů, shuntovaných keramikou, zde není úplná jistota, velká vlastní indukčnost „elektrolytů“ ruší. A tlumivky L1, L2 rozdělují „návrat“ zátěže napříč spektrem a každému jejich vlastní.
Tento napájecí zdroj, na rozdíl od předchozích, vyžaduje určité úpravy:
Napájecí zdroje selžou častěji než jiná elektronická zařízení: dostanou první ránu přepětí v síti a také hodně získají ze zátěže. I když si nehodláte vyrábět vlastní zdroj, UPS lze kromě počítače najít v mikrovlnné troubě, pračce a dalších domácích spotřebičích. Schopnost diagnostikovat napájecí zdroj a znalost základů elektrické bezpečnosti umožní, pokud ne opravit poruchu sami, pak kvalifikovaně vyjednávat o ceně s opraváři. Podívejme se proto, jak je diagnostikován a opraven napájecí zdroj, zejména s IIN, protože více než 80 % selhání tvoří jejich podíl.
Nejprve o některých efektech, bez pochopení kterých nelze s UPS pracovat. Prvním z nich je saturace feromagnetik. Nejsou schopny absorbovat energii vyšší než určitou hodnotu v závislosti na vlastnostech materiálu. Hobbyři se se saturací na železe setkávají jen zřídka, lze jej zmagnetizovat na několik Tesla (Tesla, jednotka měření magnetické indukce). Při výpočtu železných transformátorů se bere indukce 0,7-1,7 Tesla. Ferity vydrží pouze 0,15-0,35 T, jejich hysterezní smyčka je „pravoúhlejší“ a pracují na vyšších frekvencích, takže pravděpodobnost „skoku do nasycení“ je řádově vyšší.
Pokud je magnetický obvod nasycený, indukce v něm již neroste a EMF sekundárních vinutí mizí, i když se primární již roztavilo (pamatujete na školní fyziku?). Nyní vypněte primární proud. Magnetické pole v měkkých magnetických materiálech (tvrdé magnetické materiály jsou permanentní magnety) nemůže existovat stacionárně, jako elektrický náboj nebo voda v nádrži. Začne se ztrácet, indukce klesne a ve všech vinutích se indukuje EMF opačné polarity vzhledem k původní polaritě. Tento efekt je v IIN poměrně široce používán.
Na rozdíl od saturace je průchozí proud v polovodičových součástkách (prostý průvan) naprosto škodlivý jev. Vzniká v důsledku tvorby/resorpce vesmírných nábojů v oblastech p a n; pro bipolární tranzistory - hlavně v bázi. Tranzistory s efektem pole a Schottkyho diody jsou prakticky bez průvanu.
Například, když je na diodu přivedeno/odstraněno napětí, vede proud v obou směrech, dokud se náboje neshromáždí/nerozpustí. Proto je úbytek napětí na diodách v usměrňovačích více než 0,7V: v okamžiku sepnutí má část náboje filtračního kondenzátoru čas protéct vinutím. V paralelním zdvojovacím usměrňovači proudí tah oběma diodami najednou.
Průvan tranzistorů způsobí napěťový ráz na kolektoru, který může poškodit zařízení nebo, pokud je připojena zátěž, poškodit jej nadměrným proudem. Ale i bez toho tranzistorový tah zvyšuje dynamické energetické ztráty, jako je tah diod, a snižuje účinnost zařízení. Výkonné tranzistory s efektem pole k němu téměř nejsou náchylné, protože nehromadí náboj v základně díky své absenci, a proto přepínají velmi rychle a plynule. „Téměř“, protože jejich obvody zdroj-brána jsou chráněny před zpětným napětím Schottkyho diodami, které jsou mírně, ale průchozí.
UPS sleduje jejich původ k blokovacímu generátoru, pos. 1 na Obr. 6. Po zapnutí je Uin VT1 mírně otevřen proudem přes Rb, proud protéká vinutím Wk. Nemůže okamžitě narůst na limit (znovu si vzpomeňte na školní fyziku), v základně Wb a zátěžovém vinutí Wn se indukuje emf. Od Wb přes Sb vynutí odblokování VT1. Přes Wn zatím neteče žádný proud a VD1 se nerozběhne.
Když je magnetický obvod nasycen, proudy ve Wb a Wn se zastaví. Poté vlivem disipace (resorpce) energie klesne indukce, ve vinutí se indukuje EMF opačné polarity a zpětné napětí Wb okamžitě uzamkne (zablokuje) VT1, čímž jej ochrání před přehřátím a tepelným průrazem. Proto se takové schéma nazývá blokovací generátor nebo jednoduše blokování. Rk a Sk odříznou HF rušení, kterých blokování produkuje více než dost. Nyní lze z Wn odebrat nějaký užitečný výkon, ale pouze přes usměrňovač 1P. Tato fáze pokračuje až do úplného nabití Sat nebo do vyčerpání uložené magnetické energie.
Tento výkon je však malý, do 10W. Pokud se pokusíte vzít více, VT1 vyhoří silným průvanem, než se uzamkne. Vzhledem k tomu, že Tp je nasycený, účinnost blokování není dobrá: více než polovina energie uložené v magnetickém obvodu odlétá do teplých jiných světů. Je pravda, že díky stejné saturaci blokování do určité míry stabilizuje trvání a amplitudu svých pulzů a jeho obvod je velmi jednoduchý. Proto se v levných nabíječkách telefonů často používají čísla TIN založená na blokování.
Poznámka: hodnota Sb do značné míry, ale ne úplně, jak píší v amatérských příručkách, určuje periodu opakování pulzu. Hodnota jeho kapacity musí být vázána na vlastnosti a rozměry magnetického obvodu a otáčky tranzistoru.
Blokování ve své době dalo vzniknout řádkovým televizorům s katodovými trubicemi (CRT) a zrodilo INN s tlumicí diodou, pos. 2. Zde řídicí jednotka na základě signálů z Wb a obvodu zpětné vazby DSP násilně otevře/zablokuje VT1 před nasycením Tr. Když je VT1 uzamčen, je zpětný proud Wk uzavřen stejnou tlumicí diodou VD1. Toto je pracovní fáze: již větší než při blokování se část energie odebírá do zátěže. Je to velké, protože když je úplně nasycené, veškerá energie navíc odletí pryč, ale tady toho navíc není dost. Tímto způsobem je možné odebírat výkon až několik desítek wattů. Protože však řídicí zařízení nemůže pracovat, dokud se Tr neblíží saturaci, tranzistor stále silně prosvítá, dynamické ztráty jsou velké a účinnost obvodu ponechává mnohem více požadovaných.
IIN s tlumičem je stále naživu v televizích a CRT displejích, protože v nich jsou IIN a výstup horizontálního skenování kombinovány: výkonový tranzistor a TP jsou společné. To výrazně snižuje výrobní náklady. Ale upřímně řečeno, IIN s tlumičem je zásadně zakrnělý: tranzistor a transformátor jsou nuceny neustále pracovat na pokraji selhání. Inženýři, kterým se podařilo dovést tento obvod k přijatelné spolehlivosti, si zaslouží nejhlubší respekt, ale důrazně se nedoporučuje strkat tam páječku s výjimkou profesionálů, kteří prošli odborným školením a mají patřičné zkušenosti.
Nejpoužívanější je push-pull INN se samostatným zpětnovazebním transformátorem, protože má nejlepší ukazatele kvality a spolehlivost. Z hlediska VF rušení ale také strašně hřeší ve srovnání s „analogovými“ zdroji (s transformátory na hardwaru a SNN). V současnosti toto schéma existuje v mnoha modifikacích; výkonné bipolární tranzistory jsou v něm téměř zcela nahrazeny polními řízenými speciálními zařízeními. IC, ale princip fungování zůstává nezměněn. Je znázorněno původním schématem, poz. 3.
Omezovací zařízení (LD) omezuje nabíjecí proud kondenzátorů vstupního filtru Sfvkh1(2). Jejich velká velikost je nepostradatelnou podmínkou pro provoz zařízení, protože Během jednoho provozního cyklu se z nich odebere malý zlomek uložené energie. Zhruba řečeno, hrají roli vodní nádrže nebo vzduchového přijímače. Při „krátkém nabíjení“ může nabíjecí proud překročit 100 A po dobu až 100 ms. K vyrovnání napětí filtru je potřeba Rc1 a Rc2 s odporem řádově MOhm, protože sebemenší nerovnováha jeho ramen je nepřijatelná.
Když jsou Sfvkh1(2) nabité, ultrazvukové spouštěcí zařízení generuje spouštěcí impuls, který otevře jedno z ramen (na kterém nezáleží) invertoru VT1 VT2. Vinutím Wk velkého výkonového transformátoru Tr2 protéká proud a magnetická energie z jeho jádra přes vinutí Wn se téměř úplně spotřebuje na usměrnění a na zátěž.
Malá část energie Tr2, určená hodnotou Rogr, je odebírána z vinutí Woc1 a přiváděna do vinutí Woc2 malého základního zpětnovazebního transformátoru Tr1. Rychle se nasytí, otevřené rameno se zavře a vlivem rozptylu v Tr2 se otevře dříve zavřené, jak je popsáno u blokování, a cyklus se opakuje.
Push-pull IIN jsou v podstatě 2 blokátory, které se navzájem „tlačí“. Vzhledem k tomu, že výkonný Tr2 není saturován, tah VT1 VT2 je malý, zcela se „potopí“ do magnetického obvodu Tr2 a nakonec jde do zátěže. Proto lze postavit dvoutaktní IPP s výkonem až několik kW.
Horší je, když skončí v režimu XX. Pak se během půlcyklu Tr2 stihne nasytit a silný průvan spálí VT1 i VT2 najednou. Nyní jsou však v prodeji výkonové ferity pro indukci až do 0,6 Tesla, ale jsou drahé a degradují náhodným převrácením magnetizace. Ferity s kapacitou více než 1 Tesla jsou vyvíjeny, ale aby IIN dosáhly „železné“ spolehlivosti, je potřeba alespoň 2,5 Tesla.
Při odstraňování problémů s „analogovým“ napájecím zdrojem, pokud je „hloupě tichý“, nejprve zkontrolujte pojistky, poté ochranu, RE a ION, pokud má tranzistory. Zvoní normálně - postupujeme prvek po prvku, jak je popsáno níže.
V IIN, pokud se „rozběhne“ a okamžitě „zasekne“, nejprve zkontrolují řídicí jednotku. Proud v něm je omezen výkonným nízkoodporovým rezistorem, který je pak odváděn optotyristorem. Pokud je „rezistor“ zjevně spálený, vyměňte jej a optočlen. Ostatní prvky ovládacího zařízení selžou velmi zřídka.
Pokud je IIN „tichý, jako ryba na ledu“, diagnóza také začíná OU (možná „rezik“ úplně vyhořel). Pak - ultrazvuk. Levné modely používají tranzistory v režimu lavinového rozpadu, což zdaleka není příliš spolehlivé.
Další fází v jakémkoliv napájecím zdroji jsou elektrolyty. Zlomení pouzdra a únik elektrolytu nejsou zdaleka tak časté, jak píší na RuNetu, ale ke ztrátě kapacity dochází mnohem častěji než k selhání aktivních prvků. Elektrolytické kondenzátory se kontrolují multimetrem schopným měřit kapacitu. Pod jmenovitou hodnotu o 20% nebo více - spouštíme „mrtvé“ do kalu a nainstalujeme nový, dobrý.
Pak jsou tu aktivní prvky. Asi víte, jak vytáčet diody a tranzistory. Ale jsou tu 2 triky. První je, že pokud tester s 12V baterií zavolá Schottkyho diodu nebo zenerovu diodu, zařízení může vykazovat poruchu, ačkoli dioda je docela dobrá. Tyto komponenty je lepší volat pomocí ukazovacího zařízení s 1,5-3 V baterií.
Druhým jsou mocní terénní pracovníci. Nahoře (všimli jste si?) je řečeno, že jejich I-Z jsou chráněny diodami. Proto se zdá, že výkonné tranzistory s efektem pole zní jako použitelné bipolární tranzistory, i když jsou nepoužitelné, pokud je kanál „vypálený“ (degradovaný) ne úplně.
Jediným způsobem, který máte doma, je nahradit je známými dobrými, obojí najednou. Pokud v obvodu zůstane spálený, okamžitě s sebou stáhne nový pracovní. Elektroničtí inženýři žertují, že výkonní pracovníci v terénu nemohou žít jeden bez druhého. Další prof. vtip – „náhradní gay pár“. To znamená, že tranzistory ramen IIN musí být striktně stejného typu.
Nakonec filmové a keramické kondenzátory. Vyznačují se vnitřními poruchami (nalezené stejným testerem, který kontroluje „klimatizace“) a únikem nebo poruchou pod napětím. Abyste je „chytili“, musíte sestavit jednoduchý obvod podle obr. 7. Postupné testování elektrických kondenzátorů na průraz a únik se provádí následovně:
Zde končí metodická část diagnostiky a začíná část kreativní, kde veškeré návody vycházejí z vašich vlastních znalostí, zkušeností a úvah.
UPS jsou zvláštním artiklem díky své složitosti a rozmanitosti obvodů. Zde se nejprve podíváme na několik vzorků využívajících modulaci šířky pulzu (PWM), která nám umožňuje získat UPS nejvyšší kvality. V RuNet je spousta PWM obvodů, ale PWM není tak děsivé, jak se říká...
LED pásek jednoduše rozsvítíte z libovolného výše popsaného zdroje, kromě toho na Obr. 1, nastavení požadovaného napětí. SNN s poz. 1 Obr. 3, je snadné vyrobit 3 z nich, pro kanály R, G a B. Ale trvanlivost a stabilita svitu LED nezávisí na napětí, které je na ně aplikováno, ale na proudu, který jimi protéká. Proto by dobrý napájecí zdroj pro LED pásek měl obsahovat stabilizátor zátěžového proudu; z technického hlediska - stabilní zdroj proudu (IST).
Jedno ze schémat stabilizace proudu světelného pásu, které mohou opakovat i amatéři, je na Obr. 8. Je namontován na integrovaném časovači 555 (domácí analog - K1006VI1). Poskytuje stabilní páskový proud z napájecího napětí 9-15 V. Velikost stabilního proudu je určena vzorcem I = 1/(2R6); v tomto případě - 0,7A. Výkonný tranzistor VT3 je nutně tranzistor s efektem pole, z průvanu se kvůli základnímu náboji jednoduše nevytvoří bipolární PWM. Induktor L1 je navinut na feritovém kroužku 2000NM K20x4x6 s 5xPE 0,2 mm svazkem. Počet závitů – 50. Diody VD1, VD2 – libovolné křemíkové RF (KD104, KD106); VT1 a VT2 – KT3107 nebo analogy. S KT361 atd. Rozsahy ovládání vstupního napětí a jasu se sníží.
Obvod funguje takto: nejprve se přes obvod R1VD1 nabije časově nastavitelná kapacita C1 a přes VD2R3VT2 se vybije, rozpojená, tzn. v saturačním režimu přes R1R5. Časovač generuje sekvenci impulsů s maximální frekvencí; přesněji - s minimálním pracovním cyklem. Spínač VT3 bez setrvačnosti generuje silné impulsy a jeho svazek VD3C4C3L1 je vyhlazuje na stejnosměrný proud.
Poznámka: Pracovní cyklus série impulsů je poměr doby jejich opakování k době trvání impulsu. Pokud je například doba trvání impulsu 10 μs a interval mezi nimi je 100 μs, pak bude pracovní cyklus 11.
Proud v zátěži se zvyšuje a úbytek napětí na R6 otevírá VT1, tzn. převede jej z vypínacího (uzamykacího) režimu do aktivního (posilujícího) režimu. Tím se vytvoří svodový obvod pro základnu VT2 R2VT1+Upit a VT2 také přejde do aktivního režimu. Snižuje se vybíjecí proud C1, prodlužuje se doba vybíjení, zvyšuje se pracovní cyklus řady a průměrná hodnota proudu klesá na normu specifikovanou R6. To je podstata PWM. Při minimálním proudu, tzn. při maximálním pracovním cyklu se C1 vybije přes obvod vnitřního časového spínače VD2-R4.
V původním designu není poskytována schopnost rychle upravit proud a podle toho jas záře; Neexistují žádné potenciometry 0,68 ohmů. Nejjednodušší způsob nastavení jasu je připojením, po nastavení, 3,3-10 kOhm potenciometru R* do mezery mezi R3 a emitorem VT2, zvýrazněné hnědou barvou. Pohybem jeho motoru dolů po okruhu zvýšíme dobu vybíjení C4, pracovní cyklus a snížíme proud. Další metodou je obejít základnu VT2 zapnutím potenciometru přibližně 1 MOhm v bodech aab (zvýrazněných červeně), což je méně výhodné, protože úprava bude hlubší, ale hrubší a ostřejší.
Bohužel k nastavení tohoto užitečného nejen pro IST světelné pásky potřebujete osciloskop:
Na Obr. 9 – schéma nejjednoduššího ISN s PWM, vhodné pro nabíjení telefonu, smartphonu, tabletu (notebook bohužel nebude fungovat) z domácí solární baterie, větrného generátoru, motocyklové nebo autobaterie, magnetofonové svítilny „bug“ a další nízkopříkonové nestabilní náhodné zdroje napájení Rozsah vstupního napětí viz schéma, není tam žádná chyba. Toto ISN je skutečně schopné produkovat výstupní napětí větší než vstupní. Stejně jako v předchozím je zde vliv změny polarity výstupu vzhledem ke vstupu, což je obecně proprietární vlastnost obvodů PWM. Doufejme, že po pozorném přečtení toho předchozího sami pochopíte práci tohoto maličkého drobečka.
Nabíjení baterií je velmi složitý a choulostivý fyzikálně chemický proces, jehož porušením se několikanásobně až desetinásobně sníží jejich životnost, tzn. počet cyklů nabíjení-vybíjení. Nabíječka musí na základě velmi malých změn napětí baterie spočítat, jaké množství energie bylo přijato a podle toho regulovat nabíjecí proud podle určitého zákona. Nabíječka tedy v žádném případě není napájecí zdroj a z běžných napájecích zdrojů lze nabíjet pouze baterie v zařízeních s vestavěným regulátorem nabíjení: telefony, chytré telefony, tablety a některé modely digitálních fotoaparátů. A nabíjení, což je nabíječka, je předmětem samostatné diskuse.
Question-remont.ru řekl:
Z usměrňovače bude nějaké jiskření, ale asi to není nic velkého. Pointou je tzv. diferenční výstupní impedance napájecího zdroje. U alkalických baterií je to asi mOhm (miliohmy), u kyselinových je to ještě méně. Trans s kobylkou bez vyhlazení má desetiny a setiny ohmu, tedy cca. 100-10x více. A startovací proud kartáčovaného stejnosměrného motoru může být 6-7krát nebo dokonce 20krát větší než provozní proud. Ten váš je s největší pravděpodobností blíže tomu druhému - motory s rychlým zrychlením jsou kompaktnější a ekonomičtější a obrovská přetížitelnost baterie vám umožní dát motoru tolik proudu, kolik zvládne.pro zrychlení. Trans s usměrňovačem neposkytne tolik okamžitého proudu a motor zrychluje pomaleji, než na co byl navržen, a s velkým prokluzem kotvy. Z toho, z velkého skluzu, vzniká jiskra, která pak zůstává v provozu díky samoindukci ve vinutí.
Co zde mohu doporučit? Za prvé: podívejte se blíže – jak to jiskří? Je potřeba to hlídat v provozu, v zátěži, tzn. při řezání.
Pokud na určitých místech pod kartáči tančí jiskry, je to v pořádku. Moje výkonná vrtačka Konakovo se od narození tolik třpytí a proboha. Za 24 let jsem jednou vyměnil kartáče, umyl je alkoholem a vyleštil komutátor - to je vše. Pokud jste připojili 18V nástroj k 24V výstupu, pak je mírné jiskření normální. Rozviňte vinutí nebo uhaste přebytečné napětí něčím jako svařovacím reostatem (odpor přibližně 0,2 Ohm pro ztrátový výkon 200 W nebo více), aby motor fungoval při jmenovitém napětí a s největší pravděpodobností jiskra odešla pryč. Pokud jste to připojili na 12 V doufajíce, že po usměrnění to bude 18, tak marně - usměrněné napětí při zátěži výrazně klesá. A komutátorovému elektromotoru je mimochodem jedno, zda je napájen stejnosměrným nebo střídavým proudem.
Konkrétně: vezměte 3-5 m ocelového drátu o průměru 2,5-3 mm. Stočíme do spirály o průměru 100-200 mm tak, aby se závity vzájemně nedotýkaly. Umístěte na ohnivzdornou dielektrickou podložku. Konce drátu očistěte do lesku a složte je do „uší“. Nejlepší je okamžitě namazat grafitovým mazivem, aby se zabránilo oxidaci. Tento reostat je připojen k přerušení jednoho z vodičů vedoucích k přístroji. Je samozřejmé, že kontakty by měly být šrouby, pevně utažené, s podložkami. Celý obvod připojte na výstup 24V bez usměrnění. Jiskra je pryč, ale výkon na hřídeli také klesl - je třeba snížit reostat, jeden z kontaktů je třeba přepnout o 1-2 otáčky blíže k druhému. Stále to jiskří, ale méně - reostat je příliš malý, je třeba přidat další otáčky. Je lepší okamžitě udělat reostat zjevně velký, aby nedošlo k našroubování dalších sekcí. Horší je, když je oheň podél celé linie kontaktu mezi kartáči a komutátorem nebo stopou jisker za nimi. Pak usměrňovač potřebuje někde anti-aliasingový filtr, podle vašich údajů, od 100 000 µF. Není to levné potěšení. „Filtr“ bude v tomto případě zásobník energie pro zrychlení motoru. Ale nemusí to pomoci, pokud celkový výkon transformátoru nestačí. Účinnost kartáčovaných stejnosměrných motorů je cca. 0,55-0,65, tzn. trans je potřeba od 800-900W. To znamená, že pokud je filtr nainstalovaný, ale stále jiskří ohněm pod celým kartáčem (samozřejmě pod oběma), pak transformátor není na tento úkol. Ano, pokud instalujete filtr, pak musí být diody můstku dimenzovány na trojnásobek provozního proudu, jinak mohou při připojení k síti vyletět z rázu nabíjecího proudu. A poté lze nástroj spustit 5-10 sekund po připojení k síti, aby se „banky“ měly čas „napumpovat“.
A nejhorší je, pokud ocásky jisker ze štětců dosáhnou nebo téměř dosáhnou na protější štětec. Tomu se říká všestranná palba. Velmi rychle vypálí kolektor až do úplného zničení. Kruhový požár může mít několik důvodů. Ve vašem případě je nejpravděpodobnější, že byl motor zapnutý na 12 V s usměrněním. Potom je při proudu 30 A elektrický výkon v obvodu 360 W. Kotva klouže o více než 30 stupňů na otáčku, a to je nutně nepřetržitý všestranný požár. Je také možné, že kotva motoru je navinuta jednoduchou (nikoli dvojitou) vlnou. Takové elektromotory jsou lepší při překonávání okamžitých přetížení, ale mají startovací proud - matko, nebojte se. Přesněji to v nepřítomnosti říci nemohu a nemá to smysl – sotva bychom zde mohli něco opravit vlastníma rukama. Pak bude pravděpodobně levnější a jednodušší najít a koupit nové baterie. Nejprve ale zkuste zapnout motor na trochu vyšší napětí přes reostat (viz výše). Téměř vždy je tímto způsobem možné sestřelit nepřetržitou všestrannou palbu za cenu malého (až 10-15%) snížení výkonu na hřídeli.
Evgeniy řekl:
Potřebujete více řezů. Aby celý text byl tvořen zkratkami. Sakra, kterému nikdo nerozumí, ale nemusíš psát stejné slovo, které se v textu TŘIkrát opakuje.
Kliknutím na tlačítko „Přidat komentář“ souhlasím se stránkou.
Mnoho elektrických zařízení je napájeno stejnosměrným napětím 12 voltů. Pokud takové zařízení nevyžaduje zvláště vysokou stabilitu napětí, pak je docela vhodný nejjednodušší napájecí zdroj, který se skládá z transformátoru snižujícího rychlost, diodového můstku a kondenzátoru elektrolytového filtru. Zde zůstává otázka pouze u výkonu takového zdroje, a proto záleží na něm, které konkrétní funkční části budou ve 12voltovém zdroji. V tomto článku se na toto téma podíváme podrobněji.
Takže obvod jednoduchého 12voltového napájecího zdroje začíná snižovacím transformátorem, jehož úkolem je snížit 220voltové střídavé síťové napětí na nižší. Je logické předpokládat, že toto snížené napětí by v našem případě mělo být 12 voltů. Ale ne. Na výstupu sekundárního vinutí transformátoru, aby bylo nakonec dosaženo konstantních 12 voltů, by mělo být asi 10 voltů. proč tomu tak je? V elektrotechnice je prostě takový efekt - střídavé napětí za diodovým můstkem má sice usměrněný proud, ale je přerušovaný. Když na výstup můstku připojíme kondenzátor elektrolytového filtru, dojde k vyhlazení těchto stejnosměrných napěťových rázů a samotné napětí se zvýší asi o 18 %. Ukazuje se tedy, že střídání 10 voltů po usměrňovacím můstku a kondenzátoru elektrolytového filtru se změní na konstantních 12 voltů.
Nejprve musíme rozhodnout o výkonu našeho 12voltového zdroje. Jaký přesně je maximální proud, který chceme, aby to mělo. Například musíte mít maximální proud 5 ampér. V tomto případě, abychom tímto proudem připájeli dobrý 12voltový zdroj, budeme potřebovat snižovací transformátor o výkonu asi 80 wattů. Dovolte mi, abych vám připomněl, že k nalezení elektrické energie musíte vynásobit proud napětím. Proto vynásobíme našich 12 voltů 5 ampéry a získáme 60 wattů. Plus k tomu přidáme malou rezervu (ať je to 20 wattů). Vidíme tedy, že potřebujeme 80wattový transformátor (to je v případě, že půjdeme optimální cestou, i když pokud nainstalujete transmisi s vyšším výkonem, ovlivní to pouze celkové rozměry zdroje).
Pro získání proudu na sekundárním vinutí asi 5 ampérů musí být průměr tohoto vinutí sám o sobě alespoň 1,6 mm (měď). Chcete-li určit vztah mezi průměrem vodiče sekundárního vinutí a proudem, který by měl poskytovat, musíte se podívat na referenční tabulky (lze je snadno najít na internetu pomocí vyhledávání).
Nyní je potřeba vybrat vhodný usměrňovací diodový můstek, který nám umožní přeměnit střídavé napětí na konstantní, byť přerušované napětí. Opět musíte nejprve určit sílu proudu, kterou diodový můstek odolá, aniž by na něj měl negativní vliv. Rozhodli jsme se, že potřebujeme proud maximálně 5 ampérů. Stejně jako v případě transformátoru k tomu připočtěme určitou rezervu. V důsledku toho najdeme diodový můstek (diody pro něj) s proudovou silou 8-10 ampér. Most musí být navržen pro napětí alespoň 12 voltů (ačkoli diody s nízkým zpětným napětím jsou vzácné, obvykle jsou navrženy pro poměrně velká zpětná napětí). Buď namontujeme hotový integrální diodový můstek, nebo jej sami zapájíme ze čtyř diod s požadovanými parametry.
No a posledním důležitým funkčním prvkem našeho domácího 12voltového zdroje, který budeme pájet vlastníma rukama, je elektrolytický kondenzátor. Hraje filtrační roli, vyhlazuje rázy stejnosměrného napětí, čímž je stejnosměrné napětí rovnoměrnější (i když ne ideální). Pro naše napájení je docela vhodný elektrolytický kondenzátor určený pro napětí 16-25 voltů a kapacitu asi 5 000 - 10 000 mikrofaradů. Toť vše, zbývá jen zapájet všechny tyto součástky do jednoho obvodu a sestavit je do vhodného pouzdra.
Video na toto téma:
P.S. Pro pohodlí, při použití takového jednoduchého, domácího 12voltového zdroje, by bylo hezké nainstalovat do něj také digitální voltmetr a modul ampérmetru. To vám umožní vidět pokles napětí a spotřebu proudu během provozu. Takové digitální indikátorové moduly, které měří stejnosměrný proud a napětí, jsou poměrně levné (asi 3 dolary). Objednal jsem si takový modul pro sebe balíkem z Číny. Je kompaktní, přesný, pohodlný. Takže doporučuji.
Obecně platí, že tento článek byl původně napsán dávno, před více než dvěma lety. Ale v tomto případě jsem se rozhodl, že informace z ní mohou být užitečné a využitelné ve prospěch mistrů 3D tisku.
Smyslem tohoto článku je přeměnit běžný napájecí zdroj na malý nepřerušitelný zdroj s výkonem přibližně 11-13,5 voltů.
Jako příklad bude uveden zdroj o výkonu 36 Wattů, ale prakticky bez úprav je obvod použitelný pro výkonnější zdroje a s úpravami.
Nejprve ale jen minirecenze samotného zdroje, omlouvám se za kvalitu fotky, foceno páječkou.
Technické specifikace jsou uvedeny na konci.
Charakteristiky mě trochu zmátly, většinou buď udávají plný rozsah, nebo pokud je na výběr 110/220, tak podle toho je přepínač a uvnitř obvod síťového usměrňovače s přepínáním na zdvojení. Nebyl zde žádný vypínač. Později se blíže podíváme na to, co je uvnitř.
Velikosti jsou relativně malé.
Na konci jsou připojovací svorky pro 220V, zemnící svorka a výstupní svorky pro 12V. Dále je zde LED indikující přítomnost výstupního napětí a trimovací rezistor pro úpravu výstupního napětí.
Po otevření jsem viděl plošný spoj tohoto zdroje.
Deska obsahuje plnohodnotný vstupní filtr, kondenzátor 33uF 400V (na deklarovaný výkon celkem normální), vysokonapěťovou část vyrobenou podle návrhu obvodu samooscilátoru (když jsem ho objednával, doufal jsem, že bude standardní UC3842), výstupní filtr dvou 470uF 25V kondenzátorů a tlumivky. Kapacita výstupního filtru je příliš malá, dal bych ji 2x více.
Výkonový tranzistor 5N60D - pouze v pouzdru TO-220.
Výstupní dioda - stps20h100ct - je podobná v pouzdru TO-220.
Stabilizační a zpětnovazební obvod je vyroben na TL431.
Zadní strana desky.
Nic neobvyklého, pájení průměrné kvality, tavidlo smyté, celkem úhledné.
Překvapilo mě ale značení na desce (jsou i na vrchní straně).
SM-24W, možná zpočátku byl zdroj 24 Wattů, pak se rozhodli, že to nebude stačit a napsali 36?
Experimenty ukážou.
Při prvním zapnutí se nic nepokazilo, to není špatné.
Zdroj jsem zatížil klasickými nezničitelnými sovětskými odpory, 10 Ohm, 2 kusy paralelně.
Proud je asi 2,5 ampéru.
Měřil jsem napětí po drátech k odporům, tak to trochu kleslo.
Nechal jsem to tak, šel se napít čaje a kouřit a čekal, až to vybuchne.
Neexplodoval, ani se neohřál, bylo 40 stupňů, možná 45, konkrétně jsem to neměřil, bylo mi trochu teplo.
Zatížil jsem to dalších 0,22 A (nenašel jsem nic vhodného poblíž), nic se nezměnilo.
Rozhodl jsem se, že se tam nezastavím a na výstup jsem nainstaloval další 10 Ohmový odpor.
Napětí kleslo na 10,05 voltů, ale napájecí zdroj nadále tvrdě pracoval.
Mimochodem, k tomuto zdroji jsem byl skeptický, hlavně kvůli jeho obvodovému provedení, jelikož jsem zvyklý pracovat s dražšími zdroji, které mají PWM regulátor, řízení proudu atd. Praxe ukázala, že tato možnost je také docela životaschopná.
Dále jsem se rozhodl přejít k nestandardní části testu a pokusit se jej přimět, aby dělal to, za co jsem ho chtěl vzít. Pravidelní čtenáři mých recenzí jsou vlastně zvyklí, že rád produkt v recenzi nejen ukazuji, ale také používám, takže vás nebudu ani tentokrát rozčilovat.
Doping
Všechno to začalo, když zavolal kamarád a zeptal se, zda je možné vyrobit malý nepřerušitelný zdroj napájení pro napájení elektromagnetického zámku a ovladače. Žije v soukromém sektoru, někdy světlo nevydrží dlouho a pak zhasne. Baterii už měl, zbyla z počítačového nepřerušitelného napájení, už neodebírá velký proud, ale se zámkem si poradí úplně normálně.
Obecně jsem na tento zdroj hodil malý přídavný šátek.
Šátek, schéma a krátký popis procesu.
Systém.
A deska na ní obkreslila.
Obvod poskytuje omezení nabíjecího proudu (v mém případě nastaveno na 400 mA), ochranu proti nadměrnému vybití baterie (nastaveno na 10 voltů), jednoduchou ochranu proti přepólování baterie (kromě případů, kdy změníte polaritu na cestách) a aktuální funkce dodávky napětí z baterie do výstupního zdroje.
Šátek jsem přenesl na DPS a přelepil pájkou.
Vybral jsem si detaily.
Připájel jsem desku, relé je jiné, protože jsem si nejprve nevšiml, že je to 5 voltů, musel jsem hledat 12.
Vysvětlení k diagramu.
V zásadě lze C2 vynechat, pak jsou R5 a R6 nahrazeny jedním při 9,1-10 kOhm.
Je potřeba omezit falešné poplachy při náhlých změnách zátěže.
V ideálním případě by samozřejmě bylo lepší přidat pár závitů navíc k sekundárnímu vinutí, protože zdroj pracuje s přepětím 20%. Testy ukázaly, že vše funguje dobře, ale je lepší sekundární vinutí buď trochu navinout, nebo ještě lépe upravit napájení 15 Volt, ne zapnuto 12 . V mém případě jsem také musel změnit hodnotu rezistoru ve zpětnovazebním děliči zdroje, ve schématu je to R7, je to 4,7 kOhm, nastavil jsem na 4,3 kOhm, pokud používám zdroj 15V , to s největší pravděpodobností nebude muset být provedeno.
Po sestavení desky jsem ji zabudoval do zdroje.
Na desce jsou vyznačeny spojovací body a je vidět místo, kde je negativní stopa vyříznuta (nad číslem 3).
Desku jsem omotal páskou a umístil na víceméně volné místo.
Poté (ve skutečnosti je lepší, než to izolujeme páskou), nastavím výstupní napětí zdroje na 13,8 voltů (toto napětí, které bude udržovat baterie, je obvykle nastaveno v rozsahu 13,8-13,85.
Zde je pohled na sestavené a nakonfigurované zařízení.
Připojena malá zátěž a baterie. Nabíjecí proud 0,39A (při zahřívání může mírně klesnout).
Odpojil jsem zdroj ze sítě, zátěž funguje dál, na multimetru proud zátěže + proud relé + proud měřicích obvodů.
Kamarád potřeboval nepřerušitelný zdroj na proud 0,8-1 Ampér, zatížil jsem ho trochu víc.
Poté jsem připojil zdroj 220V, na jednom multimetru zátěžové napětí (stále poroste, baterie není nabitá), na druhém nabíjecí proud (trochu poklesl vlivem zahřívání).
Obecně, podle mého názoru, byla modifikace úspěšná, takový zdroj může napájet malé zátěže, až 1-1,5 Ampér. Znovu bych to neudělal, protože napájení je v abnormálním režimu. Pokud použijete 15V zdroj, pak lze proud zvýšit, ale vždy je třeba počítat s nabíjecím proudem akumulátoru (určuje ho odpor R1. 1,6 Ohm dává nabíjecí proud cca 0,4 A, čím nižší je odpor , tím větší proud a naopak.
Pokud někdo nesouhlasí s nakonfigurovaným nabíjecím proudem, napětím na konci nabíjení a automatickým vypnutím, lze to vše snadno změnit; v případě potřeby vysvětlím, jak na to.
Samozřejmě se můžete ptát, co s tím mají společného 3D tiskárny a tento malý napájecí zdroj.
Všechno je jednoduché, jak jsem psal na samém začátku, můžete vzít výkonný zdroj, použít výkonnější komponenty v desce, kterou jsem vyrobil, a získat nepřerušitelný zdroj, který nemá nic jako „dobu spínání“, tzn. vlastně „online“. A protože tisk trvá velmi dlouho, může to být velmi užitečné z hlediska nepřetržitého provozu. Kromě toho je účinnost takového systému znatelně vyšší než u tradičních systémů UPS.
Pro použití s vysokými proudy potřebuji vyměnit diodu VD1 na mé desce za jakoukoli Schottkyho s proudem více než 30 A (například připájenou z napájení počítače) a nainstalovat ji na radiátor, relé s jakýmkoliv s kontaktním proudem větším než 20 A a vinutím s proudem ne větším než 100 mA (nebo ještě lépe do 80). Kromě toho může být nutné zvýšit nabíjecí proud, a to snížením hodnoty odporu R1 na 0,6-1 Ohm.
Existují i průmyslové napájecí zdroje s touto funkcí, alespoň jich pár znám od Meanwellu, ale:
1. Jsou velmi drahé
2. K dispozici s výkonem 55 a 150 Wattů, což není tolik.
Zdá se, že je to vše, pokud máte nějaké dotazy, rád je prodiskutuji.
Usměrňovač je zařízení pro přeměnu střídavého napětí na stejnosměrné napětí. Jedná se o jednu z nejběžnějších součástí elektrických spotřebičů, od vysoušečů vlasů až po všechny typy napájecích zdrojů se stejnosměrným výstupním napětím. Existují různé obvody usměrňovače a každý z nich do určité míry zvládá svůj úkol. V tomto článku budeme hovořit o tom, jak vyrobit jednofázový usměrňovač a proč je potřeba.
Definice
Usměrňovač je zařízení určené k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný proud. Slovo „konstanta“ není zcela správné, faktem je, že na výstupu usměrňovače, v sinusovém obvodu střídavého napětí, bude v každém případě nestabilizované pulzující napětí. Jednoduše řečeno: konstantní ve znaménku, ale s různou velikostí.
Existují dva typy usměrňovačů:
Půlvlna. Usměrňuje pouze jednu půlvlnu vstupního napětí. Charakterizováno silným zvlněním a nízkým napětím vzhledem ke vstupu.
Plná vlna. V souladu s tím jsou usměrněny dvě půlvlny. Zvlnění je nižší, napětí je vyšší než na vstupu usměrňovače – to jsou dvě hlavní charakteristiky.
Co znamená stabilizované a nestabilizované napětí?
Stabilizované je napětí, jehož hodnota se nemění bez ohledu na zátěž nebo rázy vstupního napětí. U transformátorových napájecích zdrojů je to zvláště důležité, protože výstupní napětí závisí na vstupním napětí a liší se od něj Ktransformační časy.
Nestabilizované napětí - mění se v závislosti na rázech v napájecí síti a charakteristikách zátěže. S takovýmto napájením může kvůli výpadkům připojená zařízení selhat nebo se stát zcela nefunkční a selhat.
Výstupní napětí
Hlavní veličiny střídavého napětí jsou amplituda a efektivní hodnota. Když říkají „v síti 220V“, mají na mysli efektivní napětí.
Pokud mluvíme o hodnotě amplitudy, pak máme na mysli počet voltů od nuly do horního bodu půlvlny sinusovky.
Pomineme-li teorii a řadu vzorců, můžeme říci, že je 1,41krát menší než amplituda. Nebo:
Amplituda napětí v síti 220V se rovná:
První schéma je běžnější. Skládá se z diodového můstku - vzájemně spojeného „čtvercem“ a na jeho ramena je připojena zátěž. Usměrňovač můstkového typu je sestaven podle níže uvedeného schématu:
Může být připojen přímo k síti 220 V, jak je to provedeno v, nebo k sekundárnímu vinutí síťového transformátoru (50 Hz). Diodové můstky podle tohoto schématu lze sestavit z diskrétních (individuálních) diod nebo použít hotovou sestavu diodového můstku v jednom pouzdře.
Druhý okruh - středový usměrňovač nelze připojit přímo k síti. Jeho smyslem je použití transformátoru s odbočkou ze středu.
V jádru se jedná o dva půlvlnné usměrňovače připojené na konce sekundárního vinutí, zátěž je připojena jedním kontaktem k bodu připojení diody a druhým k odbočce ze středu vinutí.
Jeho výhodou oproti prvnímu obvodu je menší počet polovodičových diod. Nevýhodou je použití transformátoru se středem nebo, jak se tomu také říká, odbočkou ze středu. Jsou méně obvyklé než běžné transformátory se sekundárním vinutím bez odboček.
Vyhlazení zvlnění
Napájení s pulzujícím napětím je pro řadu spotřebitelů, například světelné zdroje a audio zařízení, nepřijatelné. Kromě toho jsou přípustné světelné pulzace regulovány státními a průmyslovými předpisy.
K vyhlazení vlnění používají paralelně instalovaný kondenzátor, LC filtr, různé P- a G-filtry...
Ale nejběžnější a nejjednodušší možností je kondenzátor instalovaný paralelně se zátěží. Jeho nevýhodou je, že pro snížení zvlnění na velmi výkonné zátěži budete muset instalovat velmi velké kondenzátory - desítky tisíc mikrofaradů.
Jeho princip činnosti spočívá v tom, že kondenzátor je nabitý, jeho napětí dosáhne amplitudy, napájecí napětí za bodem maximální amplitudy začne klesat, od tohoto okamžiku je zátěž napájena kondenzátorem. Kondenzátor se vybíjí v závislosti na odporu zátěže (nebo jeho ekvivalentním odporu, pokud není odporový). Čím větší je kapacita kondenzátoru, tím menší bude zvlnění ve srovnání s kondenzátorem s nižší kapacitou připojeným ke stejné zátěži.
Jednoduše řečeno: čím pomaleji se kondenzátor vybíjí, tím menší je zvlnění.
Rychlost vybíjení kondenzátoru závisí na proudu spotřebovaném zátěží. Lze ji určit pomocí vzorce časové konstanty:
kde R je zátěžový odpor a C je kapacita vyhlazovacího kondenzátoru.
Z plně nabitého stavu do zcela vybitého se tedy kondenzátor vybije za 3-5t. Nabíjí se stejnou rychlostí, pokud nabíjení probíhá přes rezistor, takže v našem případě je to jedno.
Z toho plyne, že pro dosažení přijatelné úrovně zvlnění (určují se požadavky na zatížení zdroje) potřebujete kapacitu, která se vybije za čas několikanásobně větší než t. Protože odpor většiny zátěží je relativně malý, je potřeba velká kapacita, proto se pro vyhlazení vlnění na výstupu z usměrňovače používají, nazývají se také polární nebo polarizované.
Vezměte prosím na vědomí, že se důrazně nedoporučuje zaměňovat polaritu elektrolytického kondenzátoru, protože to může vést k jeho selhání nebo dokonce k výbuchu. Moderní kondenzátory jsou chráněny před výbuchem - mají na horním krytu výlisek ve tvaru kříže, podél kterého pouzdro jednoduše praskne. Ale z kondenzátoru bude vycházet proud kouře, bude špatné, když se vám dostane do očí.
Kapacita se vypočítá na základě faktoru zvlnění, který je třeba zajistit. Zjednodušeně řečeno, koeficient zvlnění ukazuje, o kolik procent napětí klesá (pulsuje).
C=3200*In/Un*Kp,
Kde In je zátěžový proud, Un je zátěžové napětí, Kn je faktor zvlnění.
Pro většinu typů zařízení je koeficient zvlnění považován za 0,01-0,001. Navíc je vhodné instalovat co největší kapacitu pro odfiltrování vysokofrekvenčního rušení.
Jak vyrobit napájecí zdroj vlastníma rukama?
Nejjednodušší stejnosměrný napájecí zdroj se skládá ze tří prvků:
1. Transformátor;
3. Kondenzátor.
Jedná se o neregulovaný stejnosměrný zdroj s vyhlazovacím kondenzátorem. Napětí na jeho výstupu je větší než střídavé napětí na sekundárním vinutí. To znamená, že pokud máte transformátor 220/12 (primár je 220V a sekundární 12V), tak na výstupu dostanete 15-17V konstantní. Tato hodnota závisí na kapacitě vyhlazovacího kondenzátoru. Tento obvod lze použít k napájení jakékoli zátěže, pokud nezáleží na tom, že napětí může „plavat“ při změně napájecího napětí.
Kondenzátor má dvě hlavní charakteristiky - kapacitu a napětí. Přišli jsme na to, jak vybrat kapacitu, ale ne jak vybrat napětí. Napětí kondenzátoru musí minimálně o polovinu překročit amplitudové napětí na výstupu usměrňovače. Pokud skutečné napětí na deskách kondenzátoru překročí jmenovité napětí, je vysoká pravděpodobnost jeho poruchy.
Staré sovětské kondenzátory byly vyrobeny s dobrou napěťovou rezervou, ale nyní všichni používají levné elektrolyty z Číny, kde je v lepším případě malá rezerva a v horším případě nevydrží uvedené jmenovité napětí. Na spolehlivosti proto nešetřete.
Stabilizovaný zdroj se od předchozího liší pouze přítomností stabilizátoru napětí (nebo proudu). Nejjednodušší možností je použít L78xx nebo jiné, například domácí KREN.
Takto můžete získat libovolné napětí, jedinou podmínkou při použití takových stabilizátorů je, že napětí na stabilizátoru musí překročit stabilizovanou (výstupní) hodnotu alespoň o 1,5V. Podívejme se, co je napsáno v datasheetu 12V stabilizátoru L7812:
Vstupní napětí by nemělo překročit 35V, pro stabilizátory od 5 do 12V a 40V pro stabilizátory 20-24V.
Vstupní napětí musí převyšovat výstupní napětí o 2-2,5V.
Tito. pro stabilizovaný 12V zdroj se stabilizátorem řady L7812 je nutné, aby usměrněné napětí leželo v rozmezí 14,5-35V, aby nedocházelo k průhybům, bylo by ideálním řešením použít transformátor se sekundárem 12V navíjení.
Výstupní proud je ale poměrně skromný - pouze 1,5A, lze jej zesílit pomocí propustného tranzistoru. Pokud máte , můžete použít toto schéma:
Zobrazuje pouze zapojení lineárního stabilizátoru, „levá“ část obvodu s transformátorem a usměrňovačem je vynechána.
Pokud máte NPN tranzistory jako KT803/KT805/KT808, pak bude stačit tento:
Za zmínku stojí, že ve druhém obvodu bude výstupní napětí o 0,6 V menší než stabilizační napětí - to je pokles na přechodu emitor-báze, o tom jsme psali více. Pro kompenzaci tohoto poklesu byla do obvodu zavedena dioda D1.
Je možné instalovat dva lineární stabilizátory paralelně, ale není to nutné! Kvůli možným odchylkám při výrobě bude zátěž rozložena nerovnoměrně a jedna z nich může kvůli tomu shořet.
Nainstalujte tranzistor i lineární stabilizátor na radiátor, nejlépe na různé radiátory. Jsou velmi horké.
Regulované napájecí zdroje
Nejjednodušší nastavitelný zdroj lze vyrobit s nastavitelným lineárním stabilizátorem LM317, jeho proud je také do 1,5 A, obvod můžete zesílit propustným tranzistorem, jak je popsáno výše.
Zde je názornější schéma pro sestavení nastavitelného napájecího zdroje.
S tyristorovým regulátorem v primárním vinutí v podstatě stejně regulované napájení.
Mimochodem, podobné schéma se používá k regulaci svařovacího proudu:
Závěr
Usměrňovač se používá v napájecích zdrojích k výrobě stejnosměrného proudu ze střídavého proudu. Bez její účasti nebude možné napájet stejnosměrnou zátěž, například LED pásek nebo rádio.
Používá se také v různých nabíječkách autobaterií, existuje řada obvodů využívajících transformátor se skupinou odboček z primárního vinutí, které se spínají klopným spínačem a v sekundárním vinutí je instalován pouze diodový můstek. Spínač je instalován na straně vysokého napětí, protože proud je několikrát nižší a jeho kontakty se z toho nespálí.
Pomocí schémat z článku si můžete sestavit jednoduchý napájecí zdroj jak pro stálý provoz s nějakým zařízením, tak pro testování vašich elektronických domácích výrobků.
Obvody se nevyznačují vysokou účinností, ale produkují stabilizované napětí bez velkého zvlnění, kapacita kondenzátorů by se měla kontrolovat a vypočítat pro konkrétní zátěž. Jsou ideální pro nízkopříkonové audio zesilovače a nevytvářejí další šum na pozadí. Nastavitelný napájecí zdroj bude užitečný pro automobilové nadšence a autoelektrikáře k testování relé regulátoru napětí generátoru.
Regulovaný zdroj se používá ve všech oblastech elektroniky a pokud jej vylepšíte ochranou proti zkratu nebo stabilizátorem proudu na dvou tranzistorech, získáte téměř plnohodnotný laboratorní zdroj.
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.
