Napajanje za elektroničke uređaje - uređaj i princip rada glavnih sklopova

Elektroničke uređaje možemo podijeliti u dvije skupine: pokretni i stacionarni, Prvi od njih koriste takozvane primarne izvore energije, - galvanske baterije ili akumulatore koji imaju opskrbu električnom energijom.

Odmah se sjeća mobilnih telefona, kamera, daljinskih upravljača i mnogih drugih prijenosnih uređaja. U ovom slučaju, punjive baterije i baterije nisu izvan konkurencije jer ih jednostavno nema čime zamijeniti. Jedina neugodnost, trošak mobilnosti je taj što je trajanje takvih uređaja ograničeno kapacitetom baterija, i u pravilu je malo. Izuzetak od ovog pravila su, možda, satovi. Njihova potrošnja energije je vrlo mala, što je ugrađeno u fazi dizajna, tako da sat može potrošiti na jednoj bateriji cijelu godinu, ili čak i više.

Stacionarni uređajiu pravilu primaju hranu iz sekundarnih izvora. Takvi izvori vlastite energije ne proizvode, već samo pretvaraju električnu struju u potrebne parametre: od mrežnog napona od 220 V, izvori napajanja stvaraju smanjene napone potrebne za napajanje poluvodičke opreme, Takva napajanja često se nazivaju umrežavanje.

Opasni izvori napajanja

Najjednostavniji su napajanje napajanjem kondenzatorom ili otpornikom, Slični blokovi opisani su u radio časopisima devedesetih godina prošlog stoljeća. Učinkovitost takvih napajanja je vrlo mala i ne veća od 20%, pa se koriste za napajanje uređaja čija snaga nije veća od nekoliko vata: možete napajati jedan ili dva mikro kruga.

Glavni nedostatak takvih blokova je taj nisu galvanski izolirane od primarne mreže, zbog čega je cijeli krug - potrošač također pod opasnim potencijalom. Dotikanje elementa takvog kruga potpuno je nepoželjno, pa čak i opasno. Stoga se uspostavljanje takvih struktura provodi pomoću izolacijskog transformatora opisanog u članku "Kako napraviti sigurnosni transformator".

No čak i uz takvo prilagođavanje, ovi programi i dalje ostaju opasni, stoga ih se ne smije preporučiti za uporabu. Ako se ipak ne može izbjeći takav plan (koji je smisao stvaranja zasebnog izvora za napajanje) foto relejkoji visi visoko na postu?), može se nadati samo točnosti i pismenosti korisnika.

Sigurni blokovi s ispraznim kondenzatorom

Krug napajanja s kondenzatorom za gašenje i galvanskom izolacijom iz mreže opisan je u članku "Termostat za zavarivanje plastike" a prikazano na slici 1. Autor sheme V. Kuznetsov.

Slika 1. Krug napajanja s ispraznim kondenzatorom i galvanskom izolacijom iz mreže

Shema je detaljno opisana u spomenutom članku, ponavljana je više puta (više od desetak puta) i pokazala je izvrsne rezultate. Stoga ovdje bilježimo samo glavne točke. Mrežni napon kroz kondenzator za gašenje C1 ispravlja se mostom VD1 i stabilizira na 24 V stabilizatorom na tranzistoru VT3. Iz ovog stabilizatora napaja se generator izrađen na tranzistorima VT1, VT2. "Power" transformator Tr2 izrađen je na feritnom prstenu promjera 20 mm.

Takav transformator na frekvenciji od 40 ... 50 KHz može dati opterećenje do 7 vata, što je dovoljno za napajanje kruga opisanog u članku. Izlazni naponi se stabiliziraju najjednostavnijim parametrijskim stabilizatorima na Zener diodama VD5, VD6. Zahvaljujući prisutnosti izolacijskog transformatora Tr2, isporučeni teret je galvanski izoliran iz mreže, što osigurava električnu sigurnost kruga.

Zamislite kako bi to izgledalo termoelektrična baterijapod mrežnim potencijalom! No treba imati na umu da je sve što je prikazano na dijagramu desno od jezgre transformatora Tr2 pod potencijalom mreže i zahtijeva pažljivo i pažljivo rukovanje. Drugi dijagram sigurnog napajanja napajanjem kondenzatorom prikazan je na slici 2.

Slika 2. Dijagram sigurnog napajanja napajanjem kondenzatorom

Primarno namatanje transformatora malih napajanja sadrži nekoliko (četiri ... sedam) tisuća okretaja ultra tanke žice, - 0,05 ... 0,06 mm. Kako se takav namot ne bi napravio, predlaže se smanjiti napon na primarnom namotu na 30 ... 40V koristeći kondenzator za gašenje. U ovom slučaju, primarno navijanje ne sadrži više od 600 ... 700 okretaja dovoljno debele žice (0,1 ... 0,15 mm). Sekundarni namot izračunava se kao i obično za potrebni napon.

Transformator se može namotiti na magnetskom krugu Š12 * 15 s pretplatničkog zvučnika. Preciznije, vrijednost napona može se odabrati kondenzatorom C1. Korištenjem transformatora, izlaz napajanja je galvanski izoliran iz mreže. Snaga takvog napajanja bila je dovoljna za napajanje jednostavnog generatora (šest ili sedam čipova serije K561) za postavljanje televizora. Napon napajanja bio je 9 V. Pojedinosti o uređaju i uspostavi ovog napajanja mogu se naći u časopisu "Radio" br. 12_98.

Napajanje moderne opreme

Moderna industrijska oprema, poput računala, glazbenih centara, televizora, većinom posjeduje prebacivanje napajanja.

Glavna ideja takvih izvora je sljedeća. Ispravljeni mrežni napon pretvarač pretvara u izmjeničnu frekvenciju od nekoliko desetaka, a ponekad i stotina kiloherca. Na takvim frekvencijama dobivaju se transformatori u vrlo malim veličinama, što može značajno smanjiti veličinu i težinu napajanja.

Nakon transformatora, impulsni naponi se ispravljaju i izglađuju filtri, čija je veličina zbog visoke frekvencije također mala u usporedbi s tradicionalnim izvorima napajanja koji rade na mrežnoj frekvenciji. Stabilizacija izlaznog napona vrši se u primarnom krugu pomoću modulacije širine impulsa - PWM, što također pomaže povećati učinkovitost i smanjiti veličinu napajanja.

Ne tako davno, vjerovalo se da prebacivanje napajanja opravdavaju samo počevši od snage najmanje 100 vata. U ovom se slučaju specifična snaga smatrala glavnim kriterijem, tj. snaga po 1 kubnom decimetru volumena napajanja. Kad je snaga impulznog izvora ispod 100 W, specifična snaga impulznog izvora bila je manja od snage uobičajenog napajanja. Jednostavno rečeno, dimenzije impulsiranog izvora mogu se pokazati većim od onih uobičajenih transformatora.

No tehnologija ne miruje, elementarna baza elektronike razvija se vrlo brzo. Moderna industrija savladala je proizvodnju impulsa sa kapacitetom od samo nekoliko vata, dovoljno je barem se prisjetiti punjači za mobitele i "prst" baterije.

Ovdje je samo vidljivo da je specifična snaga takvih izvora veća od sličnih "punjača" (nedavno ih je bilo) s mrežnim transformatorom. Tako su dobre stvari u industrijskoj proizvodnji: samo na žicama za namatanje, ali na transformatorskim željeznim i minijaturnim kućištima, dobivaju se velike uštede.

U uvjetima amaterske tehničke kreativnosti izrada dizajna u jednom primjerku sasvim je pogodna tradicionalno napajanje mrežnim transformatorom. Iako povremeno morate potražiti nestandardna rješenja problema s napajanjem, na primjer, prilikom popravka opreme.

Prebacivanje napajanja iz elektronskog transformatora

Evo dobrog praktičnog primjera. Iz uvoznog miksera zvuka iz nekog razloga se prekinulo primarno navijanje energetskog transformatora, što se izvodi na prstenastom magnetskom krugu.

Snaga ovog transformatora bila je oko 20 vata, što je dovelo do tužnih misli da broj okretaja primarnog namota najvjerojatnije nije tisuću okretaja (što je manja veličina transformatora, veći je broj okretaja po jednom voltu, a žica je tanja). I premotavanje ručno na prstenu ... Ali to nije bilo glavno: visina prstenastog transformatora bila je toliko mala da se nije činilo da ga je moguće zamijeniti drugim, već izrađenim u obliku slova Sh, dimenzije kućišta to nisu dopuštale.

Upotreba elektronskog transformatora omogućila je rješenje problema, no ipak je bila potrebna pojedinost koja je opisana u članku "Kako napraviti napajanje iz elektroničkog transformatora?", Značenje promjene je u tome elektronski transformator Dizajniran je za rad sa žaruljama sa žarnom niti koje su stalno povezane na njega, odnosno, transformator se pokreće pod opterećenjem. Ako nema opterećenja, tada se krug ne pokreće. Isti učinak opažamo s malim opterećenjem.

Zamislite da je opterećenje snažno pojačalo frekvencije zvuka: čim je zvuk stao, - pauzirajte, pa se napajanje isključilo i više nije pokrenulo. Slijedi usavršavanje elektroničkog transformatora i svodi se na činjenicu da se napajanje na temelju njega uključuje i radi čak i bez opterećenja.

Elektronski transformator je upravo slučaj u kojem je proizvodnja impulsiranog izvora pojednostavljena do krajnjih granica: sve je već učinjeno, dijelovi su na svom mjestu, transformatori su svi namotani, a cijena je jednostavno smiješna. Jednostavno to učinite sami! Čak i u slučaju neuspjelog eksperimenta, bacanje bacanja neće biti šteta. Ako kupite dijelove u maloprodaji, to će biti puno skuplje. Stoga je kod kuće lakše napraviti konvencionalno napajanje transformatora.

Mrežni adapteri iz Kine

U slučaju kada je snaga učitavanja mala, mrežni adapter kineske proizvodnje mogao bi spasiti situaciju. Ovo je dobro poznati blok napravljen u obliku velikog mrežnog utikača s repom koji završava na priključnici, a koji se iz nekog razloga naziva "džak". Unutar utikača nalazi se mrežni transformator kapaciteta ne više od 5 ... 7 vata, ispravljački most i kondenzator za zaglađivanje.

U nekim blokovima nalazi se klizni prekidač koji vam omogućuje postupno mijenjanje izlaznog napona unutar 5 ... 15V. Izlazni napon naveden na prekidaču odgovara radu pod opterećenjem. Na primjer, ako je označeno 12V, tada se može koristiti gotovo 18V bez opterećenja. Upravo se kondenzator napuni do vrijednosti amplitude. Ali pod opterećenjem, svejedno, bit će 12 V, što odgovara vrijednosti efektivne vrijednosti izmjeničnog napona.

Dizajn takvih adaptera je pojednostavljen do krajnjih granica: Kinezi se nisu ni trudili ugraditi osigurač. Općenito, ovdje nije previše. Primarno navijanje namotano je tako tankom žicom da je samo po sebi dobar osigurač. Ako se primarno namatanje izgori, preostaje da bacite ovaj adapter i kupite novi.

Cijena takvih adaptera je niska da bi ih se popravila. Ušteda na magnetskoj žici u ovim adapterima vrlo je uočljiva. Takvi izvori napajanja primjetno se zagrijavaju čak i u praznom hodu, bez opterećenja.

Sljedeći će članak objasniti kako možete samostalno napraviti jednostavno i pouzdano napajanje za kućni laboratorij.

Boris Aladyskin 

Nastavak članka: Napajanje kućnim laboratorijima