Elektronisten laitteiden virtalähteet - laite ja pääpiirien toimintaperiaate

Elektroniset laitteet voidaan jakaa kahteen ryhmään: liikkuva ja paikallaan oleva. Ensimmäisissä niistä käytetään ns. Ensisijaisia ​​energialähteitä, - galvaanisia paristoja tai akkuja, jotka toimittavat sähköä.

Se muistuttaa heti matkapuhelimia, kameroita, kaukosäätimiä ja monia muita kannettavia laitteita. Tässä tapauksessa ladattavat paristot ja akut ovat kilpailun ulkopuolella, koska niillä ei yksinkertaisesti ole mitään korvaavia. Ainoa haitta, liikkuvuuden kustannukset, on se, että tällaisten laitteiden kestoa rajoittaa paristojen kapasiteetti, ja yleensä ne ovat pieniä. Poikkeuksena tästä säännöstä ovat ehkä kellot. Niiden energiankulutus on erittäin pieni, mikä otetaan huomioon suunnitteluvaiheessa, joten kello voi käydä yhdellä akulla koko vuoden tai jopa enemmän.

Kiinteät laitteetyleensä vastaanottaa ruokaa toissijaisista lähteistä. Tällaiset oman energian lähteet eivät tuota, vaan muuntavat vain sähkövirran vaadittuihin parametreihin: 220 V: n verkkojännitteestä teholähteet tuottavat alennetun jännitteen, joka tarvitaan puolijohdelaitteiden virran lisäämiseen. Tällaisia ​​virtalähteitä kutsutaan usein verkostoituminen.

Vaaralliset virtalähteet

Yksinkertaisimmat ovat virtalähteet sammutuskondensaattorilla tai vastuksella. Samanlaisia ​​lohkoja kuvattiin radiolehdissä viime vuosisadan yhdeksänkymmenenluvulla. Tällaisten virtalähteiden hyötysuhde on erittäin pieni, korkeintaan 20%, joten niitä käytetään sellaisten laitteiden virransyöttöön, joiden teho on enintään muutama wattia: voit antaa virran yhdelle tai kahdelle mikropiirille.

Tällaisten lohkojen päähaitta on se niitä ei eristetä galvaanisesti ensisijaisesta verkosta, minkä seurauksena koko piiri - kuluttaja on myös vaarallisen potentiaalin alla. Tällaisen piirin elementin koskettaminen on täysin toivottavaa ja jopa vaarallista. Siksi tällaisten rakenteiden muodostaminen suoritetaan artikkelissa kuvatulla eristysmuuntajalla "Kuinka tehdä turvamuuntaja".

Mutta jopa tällaisella säätämisellä, nämä järjestelmät ovat edelleen vaarallisia, joten niitä ei pidä suositella käytettäväksi. Jos et silti voi välttää tällaista järjestelmää (mitä järkeä on tehdä erillinen virtalähde valokuvarelejoka ripustaa korkealla postilla?), voi vain toivoa käyttäjän tarkkuutta ja lukutaitoa.

Turvalliset lohkot tyhjennyskondensaattorilla

Sammutuskondensaattorilla varustettu virtalähdepiiri ja galvaaninen erotus verkosta kuvataan artikkelissa "Termostaatti muovien hitsaamiseen" ja esitetty kuvassa 1. Järjestelmän laatija V. Kuznetsov.

Kuva 1. Virransyöttöpiiri tyhjennyskondensaattorilla ja galvaaninen erotus verkosta

Kaavio kuvataan yksityiskohtaisesti mainitussa artikkelissa, se toistettiin useita kertoja (yli tusina kertaa) ja osoitti erinomaisia ​​tuloksia. Siksi huomaamme tässä vain pääkohdat. Verkkojännite sammutuskondensaattorin C1 kautta tasasuuntaataan sillan VD1 avulla ja stabiloidaan 24 V: lla transistorin VT3 stabilisaattorilla. Tästä stabilisaattorista syötetään transistoreihin VT1, VT2 tehty generaattori. ”Teho” muuntaja Tr2 on tehty ferriittirenkaalle, jonka halkaisija on 20 mm.

Tällainen muuntaja taajuudella 40 ... 50 KHz voi antaa jopa 7 watin kuormituksen, joka riittää artikkelissa kuvatun piirin virransyöttöön. Lähtöjännitteet vakautetaan Zener-diodien VD5, VD6 yksinkertaisimmilla parametrisilla stabilisaattoreilla. Eristysmuuntajan Tr2 läsnäolon ansiosta toimitettu kuorma on galvaanisesti eristetty verkosta, mikä varmistaa piirin sähköturvallisuuden.

Kuvittele miltä se näyttää termoelementinverkon potentiaalin alla! Mutta on huomattava, että kaikki, mikä näkyy kaaviossa muuntajan Tr2 ytimen oikealla puolella, on verkon potentiaalin alla ja vaatii huolellista ja huolellista käsittelyä. Toinen kaavio turvallisesta virtalähteestä sammutuskondensaattorilla on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Kaavio turvallisesta virtalähteestä sammutuskondensaattorilla

Pienten teholähteiden muuntajan ensiökäämi sisältää useita (neljä ... seitsemää) tuhatta kierrosta erittäin ohutta lankaa, - 0,05 ... 0,06 mm. Tällaisen käämin kiertämisen estämiseksi ehdotetaan alentamaan ensiökäämin jännite 30 ... 40 V: seen käyttämällä sammutuskondensaattoria. Tässä tapauksessa ensiökäämi sisältää enintään 600 ... 700 kierrosta riittävän paksua lankaa (0,1 ... 0,15 mm). Toisiokäämi lasketaan normaalisti vaaditulle jännitteelle.

Muuntaja voidaan kääriä *12 * 15 -magneettipiiriin tilaajakaiuttimista. Tarkemmin sanottuna jännitearvo voidaan valita kondensaattorin C1 avulla. Muuntajan avulla virtalähteen lähtö eristetään galvaanisesti verkosta. Tällaisen virtalähteen teho riitti yksinkertaisen generaattorin (kuusi tai seitsemän K561-sarjan sirua) virran kytkemiseen televisioiden asettamiseen. Syöttöjännite oli 9 V. Yksityiskohtaiset tiedot laitteesta ja tämän virtalähteen perustamisesta löytyvät päiväkirjasta "Radio" nro 12_98.

Nykyaikaisten laitteiden virtalähteet

Nykyaikaisilla teollisuusvalmisteisilla laitteilla, kuten tietokoneilla, musiikkikeskuksilla, televisioilla, on pääosin kytkentävirtalähteet.

Tällaisten lähteiden pääidea on seuraava. Puhdistettu verkkovirtajännite muutetaan vaihtosuuntaajan avulla useiden kymmenien, ja joskus satojen kilohertsien, vaihtotaajuudeksi. Sellaisilla taajuuksilla muuntajat saadaan hyvin pieninä kokoina, mikä voi merkittävästi pienentää virtalähteiden kokoa ja painoa.

Muuntajan jälkeen pulssijännitteet oikaistaan ​​ja tasoitetaan suodattimilla, joiden koko korkeataajuuden vuoksi on myös pieni verrattuna perinteisiin verkkojännitteellä toimiviin virtalähteisiin. Lähtöjännitteen stabilointi suoritetaan primaaripiirissä käyttämällä pulssileveysmodulaatiota - PWM, joka auttaa myös lisäämään tehokkuutta ja pienentämään virtalähteen kokoa.

Ei niin kauan sitten uskottiin, että kytkentävirtalähteet oikeuttavat itsensä alkamaan vain vähintään 100 watin virrasta. Tässä tapauksessa erityistä tehoa pidettiin pääkriteerinä, ts. teho 1 kuutiometriä kohti virranlähteen määrää. Kun pulssilähteen teho on alle 100 W, pulssilähteen ominaisteho oli pienempi kuin tavanomaisen virtalähteen. Yksinkertaisesti sanottuna, pulssilähteen mitat voivat osoittautua suuremmiksi kuin perinteisen muuntajan mitat.

Mutta tekniikka ei ole paikallaan, elektroniikan elementtipohja kehittyy erittäin nopeasti. Nykyaikainen teollisuus on hallinnut pulssilähteiden tuotannon, joiden kapasiteetti on vain muutama wattia, se riittää muistamaan ainakin latureita matkapuhelimille ja ”sormen” akkuille.

Täällä on jo helppo nähdä, että tällaisten lähteiden ominaisteho on suurempi kuin vastaavien "latureiden" (hiljattain oli sellaisia), joilla on verkkomuuntaja. Näin hyvä asiat ovat teollisuustuotannossa: pelkästään käämityslangalla, mutta muuntajaraudalla ja pienoiskoossa saadaan valtavia säästöjä.

Amatöörien teknisen luovuuden olosuhteissa mallin valmistaminen yhtenä kappaleena on varsin sopiva perinteinen virtalähde verkkomuuntajalla. Vaikka toisinaan joudut etsimään epätyypillisiä ratkaisuja sähköongelmaan, esimerkiksi laitteita korjattaessa.

Virtalähteen kytkeminen elektronisesta muuntajasta

Tässä on hyvä käytännöllinen esimerkki. Tuodussa äänisekoittimessa joku syy katkesi tehomuuntajan ensiökäämi, joka suoritettiin rengasmaisella magneettipiirillä.

Tämän muuntajan teho oli noin 20 wattia, mikä johti surullisiin ajatuksiin siitä, että ensiökäämin kierrosten lukumäärä ei todennäköisesti ole tuhat kierrosta (mitä pienempi muuntajan koko on, sitä suurempi kierrosten lukumäärä on yksi volttia kohti ja lanka on ohuempi). Ja kelaaminen manuaalisesti renkaaseen ... Mutta tämä ei ollut pääasia: rengasmuuntajan korkeus oli niin pieni, että ei vaikuttanut olevan mahdollista korvata sitä toisella, valmiilla Sh-muotoisella, kotelon mitat eivät sallineet sitä.

Sähköisen muuntajan käyttö onnistui ratkaisemaan ongelman, mutta se vaati jonkin verran tarkennusta, joka kuvataan artikkelissa "Kuinka tehdä virtalähde elektronisesta muuntajasta?". Muutoksen tarkoitus on elektroninen muuntaja Se on suunniteltu toimimaan siihen jatkuvasti kytkettyjen hehkulamppujen kanssa, ts. Muuntaja käynnistyy kuormituksen alaisena. Jos kuormaa ei ole, piiri ei käynnisty. Sama vaikutus havaitaan pienellä kuormituksella.

Kuvittele, että kuorma on voimakas äänitaajuuden vahvistin: heti kun ääni pysähtyi, - tauko, joten virransyöttö katkesi eikä käynnistynyt enää. Tässä on elektronisen muuntajan hienosäätö ja se johtuu siitä, että siihen perustuva virtalähde kytkeytyy päälle ja toimii jopa ilman kuormaa.

Elektroninen muuntaja on vain tapaus, jossa pulssilähteen valmistus on yksinkertaistettu rajaan asti: kaikki on jo tehty, osat ovat kaikki paikoillaan, muuntajat on kaikki käämitty ja hinta on vain naurettava. Tee se itse -sarja! Jopa epäonnistuneen kokeen tapauksessa heittämisestä ei ole sääli. Jos ostat osia vähittäiskaupasta, se on paljon kalliimpaa. Siksi kotona on helpompaa tehdä tavanomainen muuntajan virtalähde.

Verkkosovittimet Kiinasta

Jos kuormitusteho on pieni, Kiinassa valmistettu verkkosovitin voi hyvinkin pelastaa tilanteen. Tämä on tunnettu lohko, joka on muodostettu suuren verkkopistokkeen muodossa, jonka pyrstö päättyy liittimeen, jota jostain syystä kutsutaan “liittimeksi”. Pistotulpan sisällä on verkkomuuntaja, jonka kapasiteetti on enintään 5 ... 7 wattia, tasasuuntaajasilta ja tasoituskondensaattori.

Joissakin lohkoissa on liukukytkin, jonka avulla voit muuttaa asteittain lähtöjännitettä 5 ... 15 V: n sisällä. Kytkimessä ilmoitettu lähtöjännite vastaa toimintaa kuormitettuna. Esimerkiksi, jos 12 V on merkitty, niin lähes 18 V voidaan käyttää ilman kuormaa. Vain kondensaattori latautuu amplitudiarvoon. Kuormituksen ollessa kuitenkin sama, tulee 12 V, mikä vastaa vaihtojännitteen tehollisarvon arvoa.

Tällaisten adapterien suunnittelu on yksinkertaistettu rajaan asti: kiinalaiset eivät edes vaivaudu asentamaan sulaketta. Yleisesti ottaen sitä ei ole täällä liikaa. Ensiökäämi on kierretty niin ohuella langalla, että se sinänsä on hyvä sulake. Jos pääkäämi palaa loppuun, on vielä heitettävä tämä sovitin ja ostettava uusi.

Tällaisten adapterien hinta on alhainen niiden korjaamiseksi. Näiden sovittimien käämin säästöt ovat erittäin havaittavissa. Tällaiset virtalähteet kuumenevat huomattavasti jopa tyhjäkäynnillä ilman kuormaa.

Seuraava artikkeli selittää, kuinka voit tehdä itsenäisesti yksinkertaisen ja luotettavan virtalähteen kotilaboratoriollesi.

Boris Aladyshkin 

Artikkelin jatko: Kotilaboratorioiden virtalähteet