Stabilizirana napajanja

Sva elektronska oprema pokreće se izvorima istosmjerne struje. Za mobilnu opremu obično se koriste baterije ili galvanske baterije. Sada je u rukama i džepovima obilje takve opreme: to su mobilni telefoni, fotoaparati, tablet računari, razni mjerni instrumenti i još mnogo toga.

Stacionarna elektronika - televizori, računala, glazbeni centri itd. Pokreće se izmjeničnim naponom pomoću napajanja. Ovdje ni u kojem slučaju ne možete bez baterija ili malih baterija.

Elektronski uređaji često nisu samostalni i rade sami. Prije svega, to su ugrađene elektroničke jedinice, na primjer, upravljačka jedinica za perilicu rublja ili mikrovalna pećnica. Ali čak i u ovom slučaju, elektroničke jedinice imaju svoje napajanja, najčešće čak i stabilizirana, pa čak i sa zaštitom, koja vam omogućuje da zaštitite i sam izvor napajanja i opterećenje, tj. spojena upravljačka jedinica.

U nacrtima koje su razvili amaterski radioamateri uvijek se nalazi napajanje, osim ako, naravno, ovaj dizajn nije doveden do kraja, a ne napušten na pola puta. Nažalost, to se događa prilično često. Ali u općem slučaju, izgradnja kruga sastoji se od nekoliko faza.

Među njima su izrada kruga dijagrama, kao i njegovo sastavljanje i uklanjanje pogrešaka na ploči. I tek nakon što dobiju potrebne rezultate na ploči, počinju razvijati kapitalnu strukturu. Tada nastaju pločice, kućište i napajanje.

U procesu eksperimenata na ploči, tzv laboratorijski izvori napajanja, Ista jedinica mora se koristiti za puštanje u pogon različitih širokih dizajna, tako da treba imati široke mogućnosti.

U pravilu, ovo je jedinica koja regulira izlazni napon i pruža dovoljnu struju. Ponekad napajanje proizvodi nekoliko napona, takve jedinice nazivaju se višekanalnim. Primjer je konvencionalno napajanje računala ili bipolarni izvor za snažni UMZCH.

Kada je napajanje dizajnirano za jedan fiksni napon, na primjer 5V, nije loše osigurati zaštitu od prekoračenja izlaznog napona: ako se tranzistor izlaznog stabilizatora probije, tada može oštetiti strujni krug koji napaja.

Iako takva zaštita nije baš komplicirana, postoji samo nekoliko detalja, iz nekog razloga se to ne događa u industrijskim krugovima, a nalazi se samo u amaterskim radio dizajnima, pa čak i onda ne u svim. Ali, ipak, postoje takve sheme zaštite.

Ako pažljivo pogledate potrošačke uređaje, primijetit ćete da svi elektronički uređaji rade pod naponima iz standardnog raspona. To je prije svega 5, 9, 12, 15, 24V. Na temelju tih vrijednosti proizvodi se niz integriranih stabilizatora s fiksnim naponima.

Izgleda, ovi stabilizatori nalikuju uobičajenom tranzistoru u paketu TO-220 (slično kao KT819) ili D-PAK paketu za površinsku montažu. Izlazni napon je 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. Ti se naponi odražavaju izravno u označavanju stabilizatora koji se primjenjuju na uređaj. To može izgledati ovako: MC78XX ili LM78XX.

Podaci kažu da su to stabilizatori s tri izlaza s fiksnim naponom, kao što je prikazano na slici 1.

Slika 1

Prekidački krug krajnje je jednostavan: lemljene su samo tri noge i dobili su stabilizator s potrebnim naponom i izlaznom strujom od 1 ... 2A. Ovisno o pojedinom stabilizatoru, struje variraju, što bi trebalo uzeti u obzir u dokumentaciji.Uz to, integrirani stabilizatori imaju ugrađenu zaštitu od pregrijavanja i zaštitu od struje.

Prva dva slova označavaju tvrtku proizvođača, a druga XX zamjenjuju se brojevima koji prikazuju stabilizacijski napon, ponekad se prva dva slova zamjenjuju jednim ... tri ili uopće ne. Na primjer, MC7805 označava stabilizator sa fiksnim naponom od 5 V, a MC7812 je isti, ali s naponom od 12 V.

Osim stabilizatora sa fiksnim naponom u integriranoj verziji, postoje podesivi stabilizatori, na primjer LT317A, čiji je tipični prekidački krug prikazan na slici 2. Ograničenja regulacije napona su također navedena.

Slika 2. Tipični prekidački krug podesivog stabilizatoraLT317A

Ponekad jednostavno nema podesivog stabilizatora pri ruci, kako riješiti ovaj problem, je li moguće bez njega? Pa, treba vam napon od 7,5 V i to je to! Ispada da se regulator s fiksnim naponom lako okreće podesivim. Sličan prekidački krug prikazan je na slici 3.

Slika 3

Raspon podešavanja u ovom slučaju polazi od fiksnog napona primijenjenog stabilizatora i ograničen je samo veličinom ulaznog napona, naravno minus minus minimalni pad napona preko regulacijskog tranzistora stabilizatora.

Ako ne trebate prilagoditi napon, nego samo umjesto 5V trebate dobiti, primjerice, 10, samo uklonite tranzistor VT1 i sve povezano s njim, a umjesto toga uključite zener diodu sa stabilizacijskim naponom od 5V. Naravno, zener dioda je uključena u neprovodnom smjeru: anoda je spojena na magistralu s negativnom snagom, a katoda je spojena na terminal 8 (2) stabilizatora.

Značajno je numeriranje zaključaka tročlanog slučaja, prikazanih na slici 3, i to: 17, 8, 2! Odakle je nastao, ko ga je izmislio, nejasno je. Možda su to opet mahinacije naših programera, da njihovi ne bi pogodili! Ali takav se isječak koristi i čovjek ga se mora nositi.

Nakon što su razmotreni integralni stabilizatori, moguće je pristupiti proizvodnji napajanja na temelju njih. Da biste to učinili, samo trebate pronaći odgovarajući transformator, dopuniti ga diodnim mostom s elektrolitičkim kondenzatorom i sve sastaviti u prikladan slučaj.

Laboratorijsko napajanje

Počevši razvijati laboratorijski izvor napajanja, trebali biste odlučiti o njegovoj elementarnoj osnovi ili, jednostavno, o čemu ćemo od nje proizvoditi. Najlakši način za sastavljanje željene jedinice na LT317A čip ili njegov domaći analogni KR142EN12A (B) su podesivi regulatori napona.

Vratimo se na sliku 2. To pokazuje da je raspon podešavanja napona 1,25 ... 25V. Najveća dopuštena vrijednost ovog parametra iznosi do 1,25 ... 37V, s ulaznim naponom 45V. To je maksimalni dozvoljeni napon, tako da je bolje ograničiti se na raspon regulacije od 25 volti.

Bolje je ne ganjati maksimalnu struju (1,5A), pa ćemo iz izračuna nastaviti s najmanje jednim amperom, što je točno 75%. Napokon, granica sigurnosti uvijek treba biti. Stoga će vam za takvo napajanje trebati ispravljač s naponom najmanje 30 ... 33V i strujom do 1A.

Ckrug ispravljača prikazan je na slici 4. Ako je potrošnja struje veća od jednog ampera, stabilizator treba dopuniti vanjskim snažnim tranzistorima. Ali ovo je druga shema.

Slika 4. krug ispravljača

Proračun ispravljača i transformatora

Prije svega treba izabrati ispravljačke mostne diode, njihova istosmjerna struja također bi trebala biti najmanje 1A, a bolje je ako je najmanje 2A ili više. Ovdje su sasvim prikladne diode 1N5408 s direktnom strujom od 3A i reverznim naponom od 1000 V. Također su prikladne domaće diode KD226 s bilo kojim slovnim indeksom.

Elektrolitički kondenzator filtra također se može jednostavno odabrati koristeći praktične preporuke: za svaki amper izlazne struje, tisuću mikrofaradi. Ako planiramo struju ne veću od 1A, tada je prikladan kondenzator kapaciteta 1000 µF.Elektrolitički kondenzatori, za razliku od keramičkih, ne podnose visoke napone, pa je njihov radni napon, koji bi trebao biti veći od stvarnog napona u ovom krugu, uvijek naveden u krugovima.

Za dizajnirano napajanje potreban je kondenzator od 1000 µF * 50V. Ništa se loše neće dogoditi ako kondenzator nije 1000, već 1500 ... 2000 µF. Sam ispravljač je već dizajniran. Sada, kako kažu, stvar je mala: ostaje izračunati transformator.

Prije svega, trebali biste odrediti snagu transformatora. To se vrši uzimajući u obzir snagu opterećenja. Ako je izlazna struja stabilizatora 1A, a ulazni napon stabilizatora 32V, tada potrošena snaga iz sekundarnog namota transformatora iznosi P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Koji bi transformator bio potreban s takvim naponom sekundarnog kruga? Sve ovisi o učinkovitosti transformatora, što je veća ukupna snaga, veća je učinkovitost. Kvaliteta i dizajn željeza transformatora također utječe na ovaj parametar. Tablica prikazana na slici 5 pomoći će vam otprilike odrediti ovo pitanje.

Slika 5

Da biste saznali ukupnu snagu transformatora, snaga u sekundarnom namotu mora se podijeliti s učinkom transformatora. Pretpostavimo da na raspolaganju imamo konvencionalni transformator sa željezom u obliku slova W, koji je u tablici označen kao "oklopljeno žigosano". Procijenjena snaga projektiranog napajanja je 32W, a zatim snaga transformatora 32 / 0,8 = 40W.

Kao što je napisano malo gore, za razvijeno napajanje potrebno je konstantan napon od 30 ... 33V. Tada će napon sekundarnog namota transformatora biti 33 / 1,41 = 23.404V.

To vam omogućuje odabir standardnog transformatora s naponom sekundarnog namotaja u praznom hodu 24V.

Kako se ne bi komplicirali proračuni, pad napona preko dioda mosta i sekundarni otpor sekundarnog namotaja se ovdje ne uzimaju u obzir. Dovoljno je reći da se pri struji od 1A promjer sekundarne žice obično uzima najmanje 0,6 mm.

Takav se transformator može odabrati iz unificiranih transformatora CCI serije. Snaga transformatora može biti veća od 40 W, to će samo poboljšati pouzdanost napajanja, iako će malo povećati njegovu težinu. Ako se transformator CCI nije mogao kupiti, tada možete jednostavno namotati sekundarno navijanje transformatora odgovarajuće snage.

Ako je potrebno bipolarno podesivo napajanje, može se sastaviti u skladu s krugom prikazanim na slici 6. Za to će biti potreban regulator negativnog napona KR142EN18A ili LM337. Krug njegovog uključivanja vrlo je sličan KR142EN12A.

Slika 6. Dijagram bipolarnog reguliranog napajanja

Posve je očito da će za napajanje takvog stabilizatora biti potreban bipolarni ispravljač. To se najlakše izvodi na transformatoru sa sredinom i diodnim mostom, kao što je prikazano na slici 7.

Slika 7. Dijagram bipolarnog ispravljača

Dizajn napajanja je proizvoljan. Sam ispravljač i stabilizacijska ploča mogu se sastaviti na zasebnim pločama ili na jednoj. Na radijatore s površinom od najmanje 100 četvornih centimetara trebalo bi instalirati mikrovezu. Ako želite smanjiti veličinu radijatora, možete primijeniti prisilno hlađenje uz pomoć malih računalnih hladnjaka, kojih je sada dosta u prodaji.

Neznatno poboljšani krug za uključivanje stabilizatora prikazan je na slici 8.

Slika 8 Tipični prekidački krug KR142EN12A

Zaštitne diode VD1, VD2 tipa 1N4007 dizajnirane su za zaštitu mikrocirke od propadanja u slučaju kada izlazni napon prelazi ulazni napon. Ova situacija se može dogoditi kada isključite čip. Stoga kapacitivnost elektrolitičkog kondenzatora C2 ne smije biti veća od kapacitivnosti elektrolitičkog kondenzatora na izlazu diodnog mosta.

Cadj kondenzator spojen na upravljački terminal značajno smanjuje puzanje na izlazu stabilizatora. Kapacitet mu je obično nekoliko desetaka mikrofaradi.

U dizajnu napajanja poželjno je osigurati ugrađeni voltmetar i ampermetar, po mogućnosti elektronički, koji se prodaju u internetskim trgovinama. To su samo cijene koje zagrizu, pa je u početku bolje učiniti bez njih, a potrebnim naponom postaviti multimetar.

Boris Aladyskin