Hogyan készítsünk egy egyenirányítót és egy egyszerű tápegységet

Az egyenirányító egy eszköz az AC feszültség DC-re konvertálására. Ez az elektromos készülékek egyik leggyakoribb eleme, kezdve a hajszárítótól az összes kimeneti DC feszültségű tápegységig. Az egyenirányítók különböző sémái vannak, és ezek mindegyike bizonyos mértékben megbirkózik a feladatával. Ebben a cikkben arról beszélünk, hogyan lehet egyfázisú egyenirányítót elkészíteni, és miért van rá szükség.

meghatározás

Az egyenirányító olyan eszköz, amelyet arra terveztek, hogy váltakozó áramot alakítson DC-re. Az "állandó" szó nem teljesen helyes, az a tény, hogy az egyenirányító kimenetén, a szinuszos váltakozó feszültség áramkörében minden esetben instabilizált pulzáló feszültség lesz. Egyszerű szavakkal: állandó jelben, de nagyságrendben változó.

Kétféle egyenirányító létezik:

• félhullámú. Csak a bemeneti feszültség fél hullámát javítja ki. Jellemzője erős fodrozódás és csökken a bemeneti feszültséghez viszonyítva.

• fullwave. Ennek megfelelően két félhullám kiegyenesedik. A fodrozódás alacsonyabb, a feszültség magasabb, mint az egyenirányító bemeneténél - ez két fő jellemző.

Mit jelent a stabilizált és nem stabilizált feszültség?

A stabilizált feszültség nem változtatja meg a nagyságát sem a bemeneti feszültség terhelésétől, sem a túlfeszültségtől függetlenül. A transzformátor tápegységei esetében ez különösen fontos, mivel a kimeneti feszültség a bemenettől függ, és az átalakítási idők szerint különbözik tőle.

Nem stabilizált feszültség - a hálózati feszültségtől és a terhelési jellemzőktől függően változhat. Ilyen tápegységgel a süllyedés miatt a csatlakoztatott eszközök helytelen működése vagy azok teljes működésképtelensége és meghibásodása előfordulhat.

Kimeneti feszültség

A váltakozó feszültség fő értékei az amplitúdó és a tényleges érték. Amikor azt mondják, hogy "a 220 V-os hálózatban" az áramfeszültséget jelenti.

Ha az amplitúdóértékről beszélünk, akkor azt értjük, hogy hány volt a nullától a szinuszhullám félhullámának felső pontjáig.

 

Az elmélet és számos képlet elhagyásával azt mondhatjuk áramfeszültség 1,41-szer kevesebb, mint az amplitúdó. vagy:

Uа = Uд * √2

Az amplitúdófeszültség a 220 V-os hálózatban:

220*1.41=310

rendszerek

Félhullámú egyenirányító egy diódából áll. Csak nem hagyja ki a visszatérő félhullámot. A kimenet olyan feszültség, amelynek erős hullámai vannak nullától a bemeneti feszültség amplitúdóértékéig.

Ha nagyon egyszerű nyelven beszélünk, akkor ebben az áramkörben a bemeneti feszültség fele bekerül a terhelésbe. De ez nem teljesen helyes.

A két félhullámú áramkör mindkét félhullámot továbbítja a bemenetről a terhelésre. A cikk fent említette a feszültség amplitúdóértékét, tehát az egyenirányító kimeneténél a feszültség értéke alacsonyabb, mint a bemenet működési változójánál.

De ha simítjuk a fodrozódást kondenzátor használatávalminél kisebb a hullámok, annál közelebb lesz a feszültség az amplitúdóhoz.

Később beszélünk a hullámok simításáról. Most fontolja meg dióda híd áramkör.

Két közülük van:

1. Az egyenirányító a Gretz séma szerint vagy dióda híd;

2. Az egyenirányító középpontjával.

Az első rendszer gyakoribb. Diódahídból áll - négy dióda egymással össze van kötve egy „négyzettel”, és a teher kapcsolódik a vállaihoz. A híd-egyenirányítót az alábbi ábra szerint szereljük össze:

Közvetlenül csatlakoztatható egy 220 V-os hálózathoz, ahogyan ez történik modern kapcsoló tápegységek, vagy egy hálózati (50 Hz) transzformátor szekunder tekercseire.Ennek a sémának megfelelően a diódahidakat különálló (különálló) diódákból lehet összeállítani, vagy felhasználhatunk kész diódahíd-szerelvényt egyetlen házban.

A második áramkör egy középpontú egyenirányító, amelyet nem lehet közvetlenül a hálózathoz csatlakoztatni. Ennek értelme egy transzformátor használata, amelynek közepén van csapja.

Lényegében ezek két félhullámú egyenirányító, amelyek a szekunder tekercs végéhez vannak csatlakoztatva, az egyik érintkezővel a terhelés a diódák csatlakozási pontjához, a másik pedig a csaphoz kapcsolódik a tekercsek közepéből.

Előnye az első áramkörhöz képest, hogy kevesebb félvezető diódát tartalmaz. És hátránya egy olyan transzformátor használata, amelynek középpontja van, vagy, ahogy hívják, egy középső ág. Ezek kevésbé általánosak, mint a hagyományos nem csap típusú szekunder transzformátorok.

Ripple simítás

A csengőfeszültség-ellátás számos fogyasztó számára elfogadhatatlan, például a fényforrások és az audioberendezések számára. Ezenkívül a megengedett fényimpulzusokat az állami és ipari szabályozási dokumentumok szabályozzák.

A pulzáció simításához használja szűrők - párhuzamosan szerelt kondenzátor, LC szűrő, különféle P és G szűrők ...

De a leggyakoribb és legegyszerűbb lehetőség a terheléssel párhuzamosan felszerelt kondenzátor. Hátránya, hogy ahhoz, hogy egy nagyon nagy terhelés mellett csökkenjen a fodrozódás, nagyon nagy kapacitású kondenzátorokat kell telepíteni - több tízezer mikrofaradt.

Működési alapelve az, hogy a kondenzátor töltődik, feszültsége eléri az amplitúdót, a tápfeszültség csökkenni kezd a maximális amplitúdó pontja után, attól a pillanattól kezdve, hogy a terhelést a kondenzátor táplálja. A kondenzátor a terhelési ellenállástól (vagy azzal egyenértékű ellenállástól, ha nem ellenálló) kisül. Minél nagyobb a kapacitás, annál kisebb lesz a fodrozódás, ha összehasonlítjuk az azonos terheléshez kapcsolt kisebb kapacitású kondenzátorral.

Egyszerű szavakkal: minél lassabban ürül a kondenzátor, annál kevesebb a fodrozódása.

A kondenzátor kisülési sebessége a terhelés által fogyasztott áramtól függ. Az időállandó képletével határozható meg:

t = RC

ahol R jelentése terhelési ellenállás, és C a simítókondenzátor kapacitása.

Így egy teljesen feltöltött állapotból egy teljesen lemerült kondenzátorba 3-5 t alatt merülnek fel. Ugyanazzal a sebességgel tölti fel, ha a töltés ellenálláson keresztül történik, tehát a mi esetünkben ez nem számít.

Ebből következik, hogy az elfogadható hullámzási szint elérése érdekében (ezt az energiaforrás terhelésének követelményei határozzák meg) olyan kapacitásra van szükség, amely t időnként többször elbocsátódik. Mivel a legtöbb terhelés viszonylag kicsi, nagy kapacitásra van szükség, ezért az egyenirányító kimenetén a hullámok kiegyenlítése érdekében elektrolit kondenzátorok, polarisnak vagy polarizáltnak is hívják.

Felhívjuk figyelmét, hogy az elektrolit kondenzátorok polaritásának megzavarása nagymértékben nem javasolt, mert ezt megtévesztheti a hibája és akár a robbanás is. A modern kondenzátorok védettek a robbanástól - a felső fedélen kereszt formájában van bélyegzésük, amelynek mentén az ügy egyszerűen repedt. De a füstfolyás kijön a kondenzátorból, rossz lesz, ha a szemébe kerül.

A kapacitás kiszámítása annak alapján történik, hogy milyen hullámzási együtthatót kell megadnia. Egyszerűen fogalmazva, a fodrozási együttható megmutatja, hogy mekkora feszültség esik le (pulzál).

A simítókondenzátor kapacitásának kiszámításához használhatja a hozzávetőleges képletet:

C = 3200 * be / le * Kp,

Ahol terhelési áram, terhelés nélküli feszültség, Kn - hullámozási tényező.

A legtöbb típusú berendezésnél a fodrozási együtthatót 0,01-0.001-re veszik. Ezenkívül kívánatos telepíteni kerámia kondenzátor a lehető legnagyobb kapacitással, a magas frekvenciás zavaroktól való szűréshez.

Hogyan készítsünk egy "csináld magad" tápegységet?

A legegyszerűbb DC tápegység három elemből áll:

1. Transzformátor;

2. dióda híd;

3. Kondenzátor.

Ha nagyfeszültséget kell kapnia, és elhanyagolja a galvanikus szigetelést, akkor kizárhatja a transzformátort a listából, akkor állandó feszültséget kap 300-310 V-ig. Egy ilyen áramkör a kapcsoló tápegységek bemenetén van, például a számítógépen. Nemrég írtunk egy nagyszerű cikket róluk - Hogyan működik a számítógép áramellátása?.

Ez egy nem stabilizált egyenáramú tápegység simító kondenzátorral. A kimeneti feszültség nagyobb, mint a másodlagos tekercs váltakozó feszültsége. Ez azt jelenti, hogy ha van egy 220/12 transzformátora (primer 220 V-nál és másodlagos 12 V-nál), akkor a kimeneten 15-17 V-os állandót kap. Ez az érték a simító kondenzátor kapacitásától függ. Ez az áramkör bármilyen teher táplálására használható, ha ez nem fontos, akkor a feszültség „lebeghet”, amikor a hálózati feszültség megváltozik.

Fontos:

A kondenzátornak két fő jellemzője van - kapacitás és feszültség. Kitaláltuk, hogyan kell kiválasztani a kapacitást, de nem a feszültség kiválasztásával. A kondenzátor feszültségének meg kell haladnia az egyenirányító kimenete amplitúdófeszültségének legalább a felét. Ha a kondenzátorlemezek tényleges feszültsége meghaladja a névleges feszültséget, akkor valószínűleg meghibásodik.

A régi szovjet kondenzátorok jó feszültségtartományban készültek, de most mindenki olcsó Kínából származó elektrolitot használ, ahol a legjobb esetben van egy kis különbség, és a legrosszabb esetben nem képes ellenállni a megadott névleges feszültségnek. Ezért ne takarítson meg megbízhatóságot.

A stabilizált tápegység az előzőtől csak feszültség (vagy áram) stabilizátor jelenlétében különbözik. A legegyszerűbb lehetőség az L78xx vagy mások használata. lineáris stabilizátorok, például a belföldi bank.

Így bármilyen feszültséget megkaphat, az ilyen stabilizátorok használatakor az egyetlen feltétel, hogy a stabilizátor feszültségének legalább 1,5 V-nál nagyobbnak kell lennie a stabilizált (kimeneti) értéknél. Fontolja meg, mit írt az L7812 12V stabilizátor adatlap:

A bemeneti feszültség nem haladhatja meg a 35 V-ot, 5–12 V stabilizátoroknál és 40 V a 20–24 V stabilizátoroknál.

A bemeneti feszültségnek 2–2,5 V-mal meg kell haladnia a kimeneti feszültséget.

Ie az L7812 sorozatú stabilizátorral ellátott stabilizált 12 V-os tápegységhez az egyenirányított feszültségnek 14,5-35 V-n belül kell lennie, a süllyedés elkerülése érdekében ideális megoldás lenne egy 12 V-os szekunder tekerccsel rendelkező transzformátor használatára.

De a kimeneti áram meglehetősen szerény - csak 1,5A, átmeneti tranzisztorral erősíthető meg. Ha van PNP tranzisztorok, használhatja ezt a sémát:

Csak az áramkör bal oldali stabilizátorának a csatlakozóját a transzformátorral és az egyenirányítóval való kikapcsolását mutatja.

Ha rendelkeznek olyan NPN tranzisztorokkal, mint a KT803 / KT805 / KT808, akkor ez a következő:

Érdemes megjegyezni, hogy a második áramkörben a kimeneti feszültség 0,6 V-nál kevesebb lesz a stabilizációs feszültségnél - ez egy csepp az emitter báziscsomópontjánál, erről bővebben írtunk a bipoláris tranzisztorokról szóló cikkben. E csepp kompenzálására D1 diódát vezettek be az áramkörbe.

Lehetőség van két lineáris stabilizátor felszerelésére párhuzamosan, de nem feltétlenül szükséges! A gyártás során bekövetkező esetleges eltérések miatt a rakomány egyenetlenül oszlik meg, és ezek közül az egyik kiéghet.

Telepítse mind a tranzisztorot, mind a lineáris stabilizátort a hűtőre, lehetőleg különböző radiátorokra. Nagyon melegek.

Állítható tápegységek

A legegyszerűbben állítható tápegység állítható LM317 állítható lineáris stabilizátorral készülhet, árama szintén 1,5 A-ig terjedhet, az áramkört átvezető tranzisztorral erősítheti, a fent leírtak szerint.

Itt egy intuitívabb ábra az állítható tápegység összeszereléséhez.

Az áram fokozása érdekében használhat egy erősebb, állítható LM350 stabilizátort.

 

Az utolsó két áramkörben van egy bekapcsolt jelzés, amely megmutatja a feszültség jelenlétét a diódahíd kimenetén, egy 220 V-os megszakítót, egy primer tekercselõ biztosítékot.

Íme egy példa egy állítható akkumulátortöltőre tirisztor-szabályozóval az elsődleges tekercsben lényegében ugyanaz az állítható tápegység.

Mellesleg, a hegesztési áramot szintén egy hasonló áramkör szabályozza:

Ezt a cikket korábban fogalmazták meg: Hogyan készítsünk egyszerű áramszabályzót hegesztő transzformátorhoz?

következtetés

Az egyenirányítót a tápegységekben váltakozó áramból egyenáram előállítására használják. Részvétele nélkül nem lehet DC-terhelést, például LED-csíkot vagy rádióvevőt táplálni.

Autóakkumulátorok töltőinek különféle elemeinél számos áramkört használnak az elsődleges tekercsek csaptelepével ellátott transzformátorral, amelyet csavarkulcskapcsoló kapcsol be, és csak a diódahíd van beépítve a másodlagos tekercsbe. A kapcsolót a nagyfeszültségű oldalra telepítették, mivel ott az áram sokszor alacsonyabb, és érintkezői ebből nem égnek.

A cikk ábráinak megfelelően összeállíthatja a legegyszerűbb tápegységet mind állandó eszközön végzett munkához, akár az otthoni elektronikai termékek teszteléséhez.

Az áramkörök nem különböznek nagy hatékonysággal, de stabilizált feszültséget adnak speciális hullámok nélkül, ellenőrizni kell a kondenzátorok kapacitását, és kiszámítani az adott terhelést. Ideálisak alacsony fogyasztású audioerősítőkhöz, és nem hoznak létre további hátteret. Az állítható tápegység hasznos lesz az autó szerelmeseinek és villanyszerelőinek a generátor feszültségszabályozó reléjének tesztelésére.

Egy állítható tápegységet használnak az elektronika minden területén, és ha rövidzár védelemmel vagy két tranzisztorral ellátott áram-stabilizátorral javítják, akkor szinte teljes laboratóriumi tápellátást kapnak.