Fuentes de alimentación para dispositivos electrónicos: dispositivo y principio de funcionamiento de los circuitos principales

Los dispositivos electrónicos se pueden dividir en dos grupos: móvil y estacionario. El primero de ellos utiliza las llamadas fuentes de energía primarias, baterías galvánicas o acumuladores que tienen un suministro de electricidad.

Inmediatamente recuerda teléfonos móviles, cámaras, controles remotos y muchos otros dispositivos portátiles. En este caso, las baterías recargables y las baterías están más allá de la competencia, ya que simplemente no hay nada con qué reemplazarlas. El único inconveniente, el costo de la movilidad es que la duración de dichos dispositivos está limitada por la capacidad de las baterías y, por regla general, es pequeña. Una excepción a esta regla son, quizás, los relojes. Su consumo de energía es muy bajo, lo que se incorpora en la etapa de diseño, por lo que el reloj puede funcionar con una sola batería durante todo un año, o incluso más.

Dispositivos estacionarios, como regla, recibir alimentos de fuentes secundarias. Tales fuentes de su propia energía no producen, sino que solo convierten la corriente eléctrica a los parámetros requeridos: a partir de una tensión de red de 220 V, las fuentes de alimentación generan los voltajes reducidos necesarios para alimentar equipos semiconductores. Tales fuentes de alimentación a menudo se llaman en red.

Suministros de energía peligrosa

Los mas simples son Fuentes de alimentación con un condensador o resistencia de enfriamiento. Bloques similares se describieron en revistas de radio en los años noventa del siglo pasado. La eficiencia de tales fuentes de alimentación es extremadamente pequeña, no más del 20%, por lo que se utilizan para alimentar dispositivos cuya potencia no es superior a unos pocos vatios: puede alimentar uno o dos microcircuitos.

La principal desventaja de tales bloques es que no están aislados galvánicamente de la red primaria, como resultado de lo cual todo el circuito, el consumidor también está bajo un potencial peligroso. Tocar un elemento de dicho circuito es completamente indeseable e incluso peligroso. Por lo tanto, el establecimiento de tales estructuras se realiza utilizando un transformador de aislamiento descrito en el artículo. "Cómo hacer un transformador de seguridad".

Pero incluso con dicho ajuste, estos esquemas siguen siendo peligrosos, por lo tanto, no deben recomendarse para su uso. Sin embargo, si tal esquema no se puede evitar (¿cuál es el punto de hacer una fuente separada de energía? retransmisión de fotosque cuelga alto en una publicación?), uno solo puede esperar la precisión y la alfabetización del usuario.

Bloques seguros con condensador de supresión

El circuito de la fuente de alimentación con un condensador de enfriamiento y aislamiento galvánico de la red se describe en el artículo. "Termostato para soldar plásticos" y se muestra en la figura 1. El autor del esquema V. Kuznetsov.

Figura 1. Circuito de suministro de energía con un condensador de aislamiento y aislamiento galvánico de la red

El esquema se describe en detalle en el artículo mencionado, se repitió muchas veces (más de una docena de veces) y mostró excelentes resultados. Por lo tanto, aquí observamos solo los puntos principales. La tensión de red a través del condensador de enfriamiento C1 es rectificada por el puente VD1 y estabilizada a 24 V por el estabilizador en el transistor VT3. Un generador hecho en transistores VT1, VT2 se alimenta de este estabilizador. El transformador de "potencia" Tr2 está hecho en un anillo de ferrita con un diámetro de 20 mm.

Tal transformador a una frecuencia de 40 ... 50 KHz puede proporcionar una carga de hasta 7 vatios, que es suficiente para alimentar el circuito descrito en el artículo. Los voltajes de salida son estabilizados por los estabilizadores paramétricos más simples en los diodos Zener VD5, VD6. Debido a la presencia del transformador de aislamiento Tr2, la carga suministrada está aislada galvánicamente de la red, lo que garantiza la seguridad eléctrica del circuito.

Imagina cómo se vería termoparbajo potencial de red! Pero debe tenerse en cuenta que todo lo que se muestra en el diagrama a la derecha del núcleo del transformador Tr2 está bajo el potencial de la red y requiere un manejo cuidadoso y cuidadoso. Otro diagrama de una fuente de alimentación segura con un condensador de enfriamiento se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Diagrama de una fuente de alimentación segura con un condensador de enfriamiento

El devanado primario del transformador de las fuentes de alimentación de pequeño tamaño contiene varios (cuatro ... siete) mil vueltas de cable ultrafino, - 0.05 ... 0.06 mm. Para no enrollar dicho devanado, se propone utilizar un condensador de enfriamiento para reducir el voltaje en el devanado primario a 30 ... 40V. En este caso, el devanado primario no contiene más de 600 ... 700 vueltas de un cable suficientemente grueso (0.1 ... 0.15 mm). El devanado secundario se calcula como de costumbre para el voltaje requerido.

El transformador se puede enrollar en el circuito magnético Ш12 * 15 desde un altavoz de abonado. Más precisamente, el valor de voltaje se puede seleccionar usando el condensador C1. Mediante el uso de un transformador, la salida de la fuente de alimentación está aislada galvánicamente de la red. La potencia de dicha fuente de alimentación era suficiente para alimentar un generador simple (seis o siete chips de la serie K561) para configurar televisores. El voltaje de la fuente de alimentación era de 9 V. Los detalles del dispositivo y el establecimiento de esta fuente de alimentación se pueden encontrar en la revista "Radio" No. 12_98.

Fuentes de alimentación de equipos modernos.

Los equipos modernos de fabricación industrial, como computadoras, centros de música, televisores, en su mayor parte tienen cambio de fuentes de alimentación.

La idea principal de tales fuentes es la siguiente. La tensión de red rectificada es convertida por un inversor en una frecuencia alterna de varias decenas y, a veces, cientos de kilohercios. A tales frecuencias, los transformadores se obtienen en tamaños muy pequeños, lo que puede reducir significativamente el tamaño y el peso de las fuentes de alimentación.

Después del transformador, el voltaje del pulso se rectifica y suaviza mediante filtros, cuyo tamaño debido a la alta frecuencia también es pequeño en comparación con las fuentes de alimentación tradicionales que funcionan a la frecuencia de la red. La estabilización del voltaje de salida se lleva a cabo en el circuito primario mediante la modulación de ancho de pulso - PWM, que también ayuda a aumentar la eficiencia y reducir el tamaño de la fuente de alimentación.

No hace mucho tiempo, se creía que las fuentes de alimentación conmutadas se justificaban solo a partir de una potencia de al menos 100 vatios. En este caso, el poder específico se consideró el criterio principal, es decir potencia por 1 decímetro cúbico de volumen de la fuente de alimentación. Cuando la potencia de la fuente pulsada es inferior a 100 W, la potencia específica de la fuente pulsada era menor que la de una fuente de alimentación convencional. En pocas palabras, las dimensiones de una fuente pulsada podrían ser mayores que las de un transformador convencional.

Pero la tecnología no se detiene, la base elemental de la electrónica se está desarrollando muy rápidamente. La industria moderna ha dominado la producción de fuentes pulsadas con una capacidad de solo unos pocos vatios, es suficiente recordar al menos cargadores para teléfonos celulares y baterías "de dedo".

Ya es fácil ver aquí que el poder específico de tales fuentes es mayor que el de los "cargadores" similares (recientemente los hubo) con un transformador de red. Así de buenas son las cosas en la producción industrial: se logran grandes ahorros solo con el alambre de bobinado, el transformador de hierro y las cajas en miniatura.

En las condiciones de aficionado, la creatividad técnica para la fabricación de un diseño en una sola copia es bastante adecuada Fuente de alimentación tradicional con transformador de red. Aunque ocasionalmente debe buscar soluciones no estándar para el problema de energía, por ejemplo, al reparar equipos.

Fuente de alimentación conmutada desde un transformador electrónico

Aquí hay un buen ejemplo práctico. En el mezclador de sonido importado, por alguna razón, se desconectó el devanado primario del transformador de potencia, que se realizó en un circuito magnético anular.

La potencia de este transformador era de aproximadamente 20 vatios, lo que llevó a pensamientos tristes de que el número de vueltas del devanado primario probablemente no sea de mil vueltas (cuanto menor es el tamaño del transformador, mayor es el número de vueltas por un voltio y el cable es más delgado). Pero rebobinar manualmente en el anillo ... Pero esto no era lo principal: la altura del transformador de anillo era tan pequeña que no era posible reemplazarlo por otro, en forma de Sh, las dimensiones de la caja no lo permitían.

El uso de un transformador electrónico permitió resolver el problema, sin embargo, requirió cierto refinamiento, que se describe en el artículo "¿Cómo hacer una fuente de alimentación de un transformador electrónico?". El significado de la alteración es que transformador electronico Está diseñado para funcionar con lámparas incandescentes que están constantemente conectadas a él, es decir, el transformador arranca bajo carga. Si no hay carga, entonces el circuito no arranca. El mismo efecto se observa con una ligera carga.

Imagine que la carga es un potente amplificador de frecuencia de audio: tan pronto como el sonido se detuvo, haga una pausa, de modo que la fuente de alimentación se apagó y ya no comenzó. Aquí está el refinamiento del transformador electrónico y se reduce al hecho de que la fuente de alimentación basada en él se enciende y funciona incluso sin carga.

Un transformador electrónico es solo el caso en el que la fabricación de una fuente pulsada se simplifica al límite: todo ya está hecho, las piezas están en su lugar, los transformadores están todos enrollados y el precio es simplemente ridículo. ¡Solo hazlo tú mismo! Incluso en el caso de un experimento fallido, tirar a la basura no será una pena. Si compra piezas al por menor, será mucho más costoso. Por lo tanto, en casa es más fácil hacer una fuente de alimentación de transformador convencional.

Adaptadores de red de China

En el caso de que la potencia de carga sea pequeña, un adaptador de red de fabricación china puede salvar la situación. Esta es una unidad bien conocida, hecha en forma de un enchufe de red grande con una cola que termina en un conector, que, por alguna razón, se llama un "conector". Dentro del enchufe hay un transformador de red con una capacidad de no más de 5 ... 7 vatios, un puente rectificador y un condensador de suavizado.

En algunos bloques hay un interruptor deslizante que le permite cambiar paso a paso el voltaje de salida dentro de 5 ... 15V. El voltaje de salida indicado en el interruptor corresponde a la operación bajo carga. Por ejemplo, si se indican 12V, entonces se pueden usar casi 18V sin carga. Solo el condensador se carga al valor de amplitud. Pero bajo carga, de todos modos, habrá 12V, que corresponde al valor del valor efectivo de la tensión alterna.

El diseño de tales adaptadores se simplifica al límite: los chinos ni siquiera se molestaron en instalar un fusible. En general, no es demasiado aquí. El devanado primario está enrollado con un cable tan delgado que en sí mismo es un buen fusible. Si el devanado primario se quema, queda por tirar este adaptador y comprar uno nuevo.

El precio de tales adaptadores es bajo para repararlos. Los ahorros de bobinado en estos adaptadores son muy notables. Dichas fuentes de alimentación se calientan notablemente incluso en reposo, sin carga.

El siguiente artículo explicará cómo puede hacer de forma independiente una fuente de alimentación simple y confiable para su laboratorio doméstico.

Boris Aladyshkin 

Continuación del artículo: Fuentes de alimentación para laboratorio doméstico