Τροφοδοτικά για ηλεκτρονικές συσκευές - συσκευή και αρχή λειτουργίας των κύριων κυκλωμάτων

Οι ηλεκτρονικές συσκευές μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: κινητό και σταθερό. Οι πρώτοι χρησιμοποιούν τις λεγόμενες πηγές πρωτογενούς ενέργειας, - γαλβανικές μπαταρίες ή συσσωρευτές που διαθέτουν ηλεκτρική ενέργεια.

Επαναλαμβάνει αμέσως τα κινητά τηλέφωνα, τις κάμερες, τα τηλεχειριστήρια και πολλές άλλες φορητές συσκευές. Στην περίπτωση αυτή, οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες και οι μπαταρίες είναι πέρα ​​από τον ανταγωνισμό, αφού δεν υπάρχει τίποτα που να τους αντικαταστήσει. Η μόνη ενόχληση, το κόστος της κινητικότητας είναι ότι η διάρκεια των συσκευών αυτών περιορίζεται από την ικανότητα των μπαταριών και, κατά κανόνα, είναι μικρή. Μια εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα είναι, ίσως, ρολόγια. Η κατανάλωση ενέργειας είναι πολύ χαμηλή, η οποία ενσωματώνεται στο στάδιο του σχεδιασμού, οπότε το ρολόι μπορεί να μεταφερθεί σε μία μόνο μπαταρία για ένα ολόκληρο έτος ή ακόμα περισσότερο.

Σταθερές συσκευές, κατά κανόνα, λαμβάνουν τρόφιμα από δευτερεύουσες πηγές. Τέτοιες πηγές της δικής τους ενέργειας δεν παράγουν, αλλά μετατρέπουν μόνο το ηλεκτρικό ρεύμα στις απαιτούμενες παραμέτρους: από μια τάση δικτύου 220V, τα τροφοδοτικά παράγουν μειωμένες τάσεις που είναι απαραίτητες για την τροφοδοσία εξοπλισμού ημιαγωγών. Τέτοια τροφοδοτικά ρεύματος καλούνται συχνά δικτύωση.

Επικίνδυνα τροφοδοτικά

Τα πιο απλά είναι τροφοδοτικά με έναν πυκνωτή ή αντίσταση σβέσης. Παρόμοια μπλοκ περιγράφηκαν στα ραδιοφωνικά περιοδικά της δεκαετίας του '90 του περασμένου αιώνα. Η απόδοση τέτοιων τροφοδοτικών είναι εξαιρετικά μικρή, δεν υπερβαίνει το 20%, έτσι χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία συσκευών των οποίων η ισχύς δεν υπερβαίνει τις λίγες βάρκες: μπορείτε να τροφοδοτήσετε ένα ή δύο μικροκυκλώματα.

Το κύριο μειονέκτημα αυτών των μπλοκ είναι αυτό δεν είναι γαλβανικά απομονωμένα από το πρωτεύον δίκτυο, με αποτέλεσμα ολόκληρο το κύκλωμα - ο καταναλωτής να βρίσκεται επίσης υπό επικίνδυνες δυνατότητες. Το άγγιγμα ενός στοιχείου ενός τέτοιου κυκλώματος είναι τελείως ανεπιθύμητο και ακόμη και επικίνδυνο. Επομένως, η δημιουργία τέτοιων δομών πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας έναν μετασχηματιστή απομόνωσης που περιγράφεται στο άρθρο "Πώς να κάνετε ένα μετασχηματιστή ασφαλείας".

Αλλά ακόμα και με τέτοια προσαρμογή, τα συστήματα αυτά παραμένουν επικίνδυνα, επομένως, δεν θα πρέπει να συνιστώνται για χρήση. Αν όμως ένα τέτοιο σύστημα δεν μπορεί να αποφευχθεί (ποιο είναι το σημείο να γίνει μια ξεχωριστή πηγή εξουσίας φωτογραφία ρελέπου κρέμεται ψηλά σε μια θέση;), μπορεί κανείς μόνο να ελπίζει για την ακρίβεια και την παιδεία του χρήστη.

Ασφαλείς μπλοκ με κεντρικό πυκνωτή

Το κύκλωμα παροχής ισχύος με πυκνωτή απόσβεσης και γαλβανική απομόνωση από το δίκτυο περιγράφεται στο άρθρο "Θερμοστάτης για συγκόλληση πλαστικών" και φαίνεται στο σχήμα 1. Ο συγγραφέας του προγράμματος V. Kuznetsov.

Εικόνα 1. Κύκλωμα παροχής ρεύματος με πυκνωτή και γαλβανική απομόνωση από το δίκτυο

Το σχήμα περιγράφεται λεπτομερώς στο αναφερθέν άρθρο, επαναλήφθηκε πολλές φορές (πάνω από δώδεκα φορές) και έδειξε άριστα αποτελέσματα. Ως εκ τούτου, εδώ σημειώνουμε μόνο τα κύρια σημεία. Η τάση δικτύου μέσω του πυκνωτή σβησίματος C1 διορθώνεται από τη γέφυρα VD1 και σταθεροποιείται στα 24V από τον σταθεροποιητή στο τρανζίστορ VT3. Μια γεννήτρια που παράγεται σε τρανζίστορ VT1, VT2 τροφοδοτείται από αυτό το σταθεροποιητή. Ο μετασχηματιστής "ισχύος" Tr2 κατασκευάζεται επί δακτυλίου φερρίτη διαμέτρου 20 mm.

Ένας τέτοιος μετασχηματιστής με συχνότητα 40 ... 50 KHz μπορεί να δώσει φορτίο μέχρι 7 watts, το οποίο είναι αρκετό για να τροφοδοτήσει το κύκλωμα που περιγράφεται στο άρθρο. Οι τάσεις εξόδου σταθεροποιούνται από τους απλούστερους παραμετρικούς σταθεροποιητές στις διόδους Zener VD5, VD6. Λόγω της παρουσίας του μετασχηματιστή απομόνωσης Tr2, το παρεχόμενο φορτίο απομονώνεται γαλβανικά από το δίκτυο, πράγμα που εξασφαλίζει την ηλεκτρική ασφάλεια του κυκλώματος.

Φανταστείτε τι θα μοιάζει θερμοστοιχείουπό δυναμικό δικτύου! Πρέπει όμως να σημειωθεί ότι όλα όσα παρουσιάζονται στο διάγραμμα στα δεξιά του πυρήνα του μετασχηματιστή Tr2 βρίσκονται κάτω από το δυναμικό του δικτύου και απαιτούν προσεκτικό και προσεκτικό χειρισμό. Ένα άλλο διάγραμμα μιας ασφαλούς τροφοδοσίας με έναν πυκνωτή απόσβεσης παρουσιάζεται στο σχήμα 2.

Εικόνα 2. Διάγραμμα ασφαλούς παροχής ισχύος με πυκνωτή σβέσης

Η πρωτεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή μικρού μεγέθους τροφοδοσίας περιέχει αρκετές (τέσσερις ... επτά) χιλιάδες στροφές πολύ λεπτού σύρματος, - 0,05 ... 0,06 mm. Για να μην ανέβει μια τέτοια περιέλιξη, προτείνεται να μειωθεί η τάση στο πρωτεύον τύλιγμα στα 30 ... 40V χρησιμοποιώντας έναν πυκνωτή σβέσης. Στην περίπτωση αυτή, το πρωτεύον τύλιγμα δεν περιέχει περισσότερες από 600 ... 700 στροφές από ένα αρκετά συμπαγές σύρμα (0,1 ... 0,15 mm). Η δευτερεύουσα περιέλιξη υπολογίζεται ως συνήθως για την απαιτούμενη τάση.

Ο μετασχηματιστής μπορεί να τυλιχθεί στο μαγνητικό κύκλωμα Ш12 * 15 από ένα μεγάφωνο συνδρομητή. Πιο συγκεκριμένα, η τιμή τάσης μπορεί να επιλεγεί χρησιμοποιώντας τον πυκνωτή C1. Μέσω της χρήσης ενός μετασχηματιστή, η έξοδος του τροφοδοτικού απομονώνεται γαλβανικά από το δίκτυο. Η ισχύς μιας τέτοιας τροφοδοσίας ήταν αρκετή για να τροφοδοτήσει μια απλή γεννήτρια (έξι ή επτά μάρκες της σειράς K561) για τη δημιουργία τηλεοράσεων. Η τάση τροφοδοσίας ήταν 9 V. Λεπτομέρειες σχετικά με τη συσκευή και τη δημιουργία αυτής της τροφοδοσίας μπορούν να βρεθούν στο περιοδικό "Radio" Αρ. 12_98.

Τροφοδοσία σύγχρονου εξοπλισμού

Ο σύγχρονος βιομηχανικός εξοπλισμός, όπως υπολογιστές, μουσικά κέντρα, τηλεοράσεις, έχει ως επί το πλείστον εναλλαγή τροφοδοτικών.

Η κύρια ιδέα των πηγών αυτών είναι η εξής. Η διορθωμένη τάση δικτύου μετατρέπεται από ένα μετατροπέα σε μια εναλλασσόμενη συχνότητα αρκετών δεκάδων, και μερικές φορές εκατοντάδες kilohertz. Σε τέτοιες συχνότητες, οι μετασχηματιστές λαμβάνονται σε πολύ μικρά μεγέθη, τα οποία μπορούν να μειώσουν σημαντικά το μέγεθος και το βάρος των τροφοδοτικών.

Μετά τον μετασχηματιστή, η τάση παλμού διορθώνεται και εξομαλύνεται με φίλτρα, το μέγεθος των οποίων λόγω της υψηλής συχνότητας είναι επίσης μικρό σε σύγκριση με τα παραδοσιακά τροφοδοτικά που λειτουργούν στη συχνότητα δικτύου. Η σταθεροποίηση της τάσης εξόδου πραγματοποιείται στο πρωτεύον κύκλωμα χρησιμοποιώντας τη διαμόρφωση εύρους παλμού - PWM, η οποία επίσης συμβάλλει στην αύξηση της απόδοσης και στη μείωση του μεγέθους της τροφοδοσίας.

Όχι πολύ καιρό πριν, θεωρήθηκε ότι η εναλλαγή των τροφοδοτικών δικαιολογείται μόνο από την αρχή ισχύος τουλάχιστον 100 Watt. Στην περίπτωση αυτή, η συγκεκριμένη ισχύς θεωρήθηκε το κύριο κριτήριο, δηλ. ισχύ ανά 1 κυβικό δεκατιμέτρο του όγκου τροφοδοσίας. Όταν η ισχύς της παλμικής πηγής είναι κάτω από 100 W, η συγκεκριμένη ισχύς της παλλόμενης πηγής ήταν χαμηλότερη από την ισχύ μιας συμβατικής τροφοδοσίας. Με απλά λόγια, οι διαστάσεις μιας παλλόμενης πηγής θα μπορούσαν να αποδειχθούν μεγαλύτερες από αυτές ενός συμβατικού μετασχηματιστή.

Αλλά η τεχνολογία δεν σταματά, η στοιχειακή βάση των ηλεκτρονικών αναπτύσσεται πολύ γρήγορα. Η σύγχρονη βιομηχανία έχει καταφέρει να παράγει παλμικά πηγές με χωρητικότητα μόνο λίγων βατ, αρκεί να θυμηθούμε τουλάχιστον φορτιστές για κινητά τηλέφωνα και μπαταρίες "δάχτυλων".

Είναι ήδη εύκολο να δούμε εδώ ότι η συγκεκριμένη ισχύς των πηγών αυτών είναι υψηλότερη από αυτή των παρόμοιων "φορτιστών" (πρόσφατα υπήρχαν τέτοιες) με μετασχηματιστή δικτύου. Αυτό είναι το πώς τα καλά πράγματα είναι στη βιομηχανική παραγωγή: οι τεράστιες οικονομίες επιτυγχάνονται μόνο με την περιέλιξη των συρμάτων, του μετασχηματιστή σιδήρου και των μικροσκοπικών περιπτώσεων.

Στις συνθήκες ερασιτεχνικής τεχνικής δημιουργικότητας για την κατασκευή ενός σχεδίου σε ένα μόνο αντίγραφο είναι αρκετά κατάλληλο παραδοσιακό τροφοδοτικό με μετασχηματιστή δικτύου. Αν και περιστασιακά πρέπει να αναζητήσετε μη τυποποιημένες λύσεις στο πρόβλημα της ηλεκτρικής τροφοδοσίας, για παράδειγμα, όταν επισκευάζετε εξοπλισμό.

Αλλαγή τροφοδοσίας από ηλεκτρονικό μετασχηματιστή

Εδώ είναι ένα καλό πρακτικό παράδειγμα. Στο εισαγόμενο μίκτη ήχου για κάποιο λόγο, η κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή ισχύος έσπασε, η οποία πραγματοποιήθηκε σε ένα δακτυλιοειδές μαγνητικό κύκλωμα.

Η ισχύς αυτού του μετασχηματιστή ήταν περίπου 20 watts, γεγονός που οδήγησε σε θλιβερές σκέψεις ότι ο αριθμός των στροφών της πρωτεύουσας περιέλιξης είναι πιθανότατα όχι χίλιες στροφές (όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του μετασχηματιστή, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των στροφών ανά ένα βολτ και το σύρμα είναι λεπτότερο). Και επαναφορά με το χέρι στο δαχτυλίδι ... Αλλά αυτό δεν ήταν το κύριο πράγμα: το ύψος του μετασχηματιστή δακτυλίου ήταν τόσο μικρό που δεν ήταν δυνατό να αντικατασταθεί με ένα άλλο, έτοιμο σχήματος Sh, οι διαστάσεις της θήκης δεν το επέτρεπαν.

Η χρήση ενός ηλεκτρονικού μετασχηματιστή επέτρεψε να επιλυθεί το πρόβλημα, ωστόσο, χρειάστηκε κάποια βελτίωση, η οποία περιγράφεται στο άρθρο "Πώς να φτιάξετε μια τροφοδοσία από έναν ηλεκτρονικό μετασχηματιστή;". Το νόημα της αλλαγής είναι αυτό ηλεκτρονικό μετασχηματιστή Είναι σχεδιασμένο για να λειτουργεί με λαμπτήρες πυρακτώσεως που είναι συνεχώς συνδεδεμένοι σε αυτό, δηλαδή, ο μετασχηματιστής ξεκινάει κάτω από το φορτίο. Εάν δεν υπάρχει φορτίο, τότε το κύκλωμα δεν ξεκινά. Το ίδιο αποτέλεσμα παρατηρείται με ένα μικρό φορτίο.

Φανταστείτε ότι το φορτίο είναι ένας ισχυρός ενισχυτής της συχνότητας ήχου: μόλις σταματήσει ο ήχος, - παύση, οπότε η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη και δεν ξεκίνησε πια. Εδώ είναι η τελειοποίηση του ηλεκτρονικού μετασχηματιστή και βράζει στο γεγονός ότι η τροφοδοσία που βασίζεται σε αυτό ενεργοποιείται και λειτουργεί ακόμα και χωρίς φορτίο.

Ένας ηλεκτρονικός μετασχηματιστής είναι ακριβώς η περίπτωση όπου η κατασκευή μιας παλλόμενης πηγής απλοποιείται στο όριο: όλα γίνονται ήδη, τα μέρη είναι όλα στη θέση τους, όλοι οι μετασχηματιστές είναι τυλιγμένοι και η τιμή είναι απλώς γελοίο. Απλά το κάνετε μόνοι σας κιτ! Ακόμη και σε περίπτωση ανεπιτυχούς πείρας, η απόρριψη δεν θα είναι κρίμα. Εάν αγοράζετε ανταλλακτικά στο λιανικό εμπόριο, θα είναι πολύ πιο ακριβό. Ως εκ τούτου, στο σπίτι είναι ευκολότερο να γίνει μια συμβατική τροφοδοσία μετασχηματιστή.

Προσαρμογείς δικτύου από την Κίνα

Στην περίπτωση που η ισχύς φόρτωσης είναι μικρή, ένας προσαρμογέας δικτύου κατασκευασμένος από την Κίνα μπορεί να σώσει την κατάσταση. Πρόκειται για ένα πολύ γνωστό μπλοκ που γίνεται με τη μορφή ενός μεγάλου βύσματος δικτύου με μια ουρά που τελειώνει σε ένα σύνδεσμο, ο οποίος για κάποιο λόγο ονομάζεται "βύσμα". Μέσα στο βύσμα υπάρχει ένας μετασχηματιστής δικτύου με χωρητικότητα όχι μεγαλύτερη από 5 ... 7 watt, μια γέφυρα ανορθωτή και έναν εξομαλυντή πυκνωτή.

Σε μερικά μπλοκ υπάρχει ένας διακόπτης διαφάνειας που σας επιτρέπει να αλλάζετε σταδιακά την τάση εξόδου εντός 5 ... 15V. Η τάση εξόδου που υποδεικνύεται στον διακόπτη αντιστοιχεί στη λειτουργία υπό φορτίο. Για παράδειγμα, αν υποδεικνύεται 12V, τότε σχεδόν 18V μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς φορτίο. Μόνο ο πυκνωτής φορτίζει την τιμή εύρους. Αλλά κάτω από το φορτίο, τα ίδια, θα υπάρξει 12V, που αντιστοιχεί στην τιμή της πραγματικής τιμής της εναλλασσόμενης τάσης.

Ο σχεδιασμός τέτοιων προσαρμογέων απλοποιείται στο όριο: οι Κινέζοι δεν είχαν καν την κόπο να εγκαταστήσουν μια ασφάλεια. Σε γενικές γραμμές, δεν είναι πάρα πολύ εδώ. Το πρωτεύον τύλιγμα είναι τυλιγμένο με ένα τόσο λεπτό σύρμα που από μόνο του είναι μια καλή ασφάλεια. Εάν η κύρια περιέλιξη καεί, τότε μένει να ρίξει αυτόν τον προσαρμογέα και να αγοράσει ένα νέο.

Η τιμή τέτοιων προσαρμογέων είναι χαμηλή για την επισκευή τους. Η εξοικονόμηση σε αυτές τις προσαρμογές είναι πολύ αισθητή. Τέτοια τροφοδοτικά τροφοδοτούνται αισθητά ακόμη και σε αδράνεια, χωρίς φορτίο.

Το επόμενο άρθρο θα σας εξηγήσει πώς μπορείτε να δημιουργήσετε ανεξάρτητα ένα απλό και αξιόπιστο τροφοδοτικό για το εργαστήριο στο σπίτι σας.

Μπόρις Αλαντίσκιν 

Συνέχεια του άρθρου: Αρχική τροφοδοτικά εργαστηρίου