Stabilizált tápegységek

Minden elektronikus berendezést egyenáramú áramforrások táplálnak. A mobil felszerelésekhez általában akkumulátorokat vagy galván elemeket használnak. Jelenleg rengeteg ilyen felszerelés van a kezekben és a zsebekben: ezek mobiltelefonok, kamerák, táblagépek, különféle mérőműszerek és még sok más.

Helyhez kötött elektronika - televíziók, számítógépek, zeneközpontok stb. tápegységekkel váltakozó áramú. Itt semmiképpen sem teheti meg elemek vagy apró elemek nélkül.

Az elektronikus eszközök gyakran nem önállóak és önmagukban működnek. Mindenekelőtt ezek beépített elektronikus egységek, például mosógép vagy mikrohullámú vezérlőegység. De még ebben az esetben is az elektronikus egységeknek megvan a sajátjuk tápegységek, általában stabilizálva, és még olyan védelemmel is, amely lehetővé teszi maga a tápegység és a terhelés védelmét, azaz csatlakoztatott vezérlőegység.

Az amatőr rádióamatőrök által kidolgozott tervekben mindig van tápegység, kivéve természetesen, ha ezt a konstrukciót a végére helyezik, és nem hagyják félbe. Sajnos ez meglehetősen gyakran fordul elő. De általában az áramkör felépítése több szakaszból áll.

Ezek között szerepel az áramköri rajz kidolgozása, valamint annak összeállítása és hibakeresése kenyérvágányon. És csak miután megszerezték a szükséges eredményeket a kenyérpulton, megkezdik a tőkeszerkezet kialakítását. Ekkor fejlesztik ki az áramköri táblákat, a házat és az áramellátást.

A kenyérpulton végzett kísérletek során az úgynevezett laboratóriumi tápegységek. Ugyanazt az egységet kell használni a legkülönbözőbb tervek üzembe helyezéséhez, tehát széles lehetőségeinek kell lennie.

Általános szabály, hogy ez egy egység, amely szabályozza a kimeneti feszültséget és elegendő áramot biztosít. Időnként a tápegység több feszültséget termel, ezeket az egységeket többcsatornásnak nevezik. Példa erre a hagyományos számítógépes tápegység vagy bipoláris forrás egy erős UMZCH-hoz.

Ha az áramellátást egy rögzített feszültségre, például 5 V-ra tervezzük, nem rossz a kimeneti feszültség túllépése elleni védelem: ha a kimeneti stabilizátor tranzisztor áttör, akkor az általa táplált áramkör szenvedhet.

Noha az ilyen védelem nem túl bonyolult, csak néhány részlet létezik, valamilyen okból nem ipari áramkörökben készítik, és csak amatőr rádiótervezetekben található meg, s még akkor sem. Ennek ellenére vannak ilyen védelmi rendszerek.

Ha alaposan megvizsgálja a fogyasztói eszközöket, észreveszi, hogy minden elektronikus eszközt a szokásos tartományú feszültség táplál. Ez elsősorban 5, 9, 12, 15, 24 V. Ezen értékek alapján számos rögzített feszültségű integrált stabilizátort állítanak elő.

Külsőleg ezek a stabilizátorok hasonlítanak egy hagyományos tranzisztorra egy TO-220 csomagban (hasonlóan a KT819-hez) vagy egy D-PAK csomagban a felületre történő felszereléshez. A kimeneti feszültség 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24 V. Ezek a feszültségek közvetlenül tükröződnek az eszközre alkalmazott stabilizátorok jelölésében. Úgy néz ki, mint ez: MC78XX vagy LM78XX.

Az adatlapok szerint ezek három kimeneti stabilizátor rögzített feszültséggel, amint az az 1. ábrán látható.

1. ábra

A kapcsolási áramkör rendkívül egyszerű: csak három lábat forrasztottak és kaptak stabilizátort a szükséges feszültséggel és 1 ... 2A kimeneti árammal. Az adott stabilizátortól függően az áramok változnak, amit figyelembe kell venni a dokumentációban.Ezen felül a beépített stabilizátorok beépített túlmelegedés-védelemmel és áramvédelemmel rendelkeznek.

Az első két betű a gyártó vállalatát jelöli, a második XX betűket pedig a stabilizációs feszültséget jelző számok helyettesítik, néha az első két betű helyébe egy ... három, vagy egyáltalán nem. Például az MC7805 egy 5 V-os rögzített feszültségstabilizátort jelöl, míg az MC7812 ugyanaz, de 12 V-os kimeneti feszültséggel rendelkezik.

A rögzített feszültségű stabilizátorok mellett az integrált változatban vannak állítható stabilizátorok, például LT317A, amelyek tipikus kapcsolási áramkörét a 2. ábra szemlélteti. A feszültségszabályozás határai szintén ott vannak feltüntetve.

2. ábra: Az állítható stabilizátor tipikus kapcsolási áramköreLT317A

Néha egyszerűen nincs kéznél állítható stabilizátor, hogyan lehet megoldani ezt a problémát, meg lehet-e csinálni anélkül? Nos, szüksége van egy 7,5 V feszültségre és ennyi! Kiderült, hogy a rögzített feszültséggel rendelkező szabályozó könnyen állíthatóvá válik. Hasonló kapcsolási áramkört mutat a 3. ábra.

3. ábra

A beállítási tartomány ebben az esetben az alkalmazott stabilizátor rögzített feszültségétől kezdődik, és csak a bemeneti feszültség nagysága korlátozza, természetesen, levonva a stabilizátor szabályozótranzisztorján levő minimális feszültségesést.

Ha nem kell a feszültséget beállítania, hanem 5 V helyett például 10-et kell szereznie, távolítsa el csak a VT1 tranzisztorot és az összes hozzá kapcsolódó eszközt, ehelyett kapcsolja be a Zener diódát 5 V stabilizációs feszültséggel. A zener-dióda természetesen nem vezető irányban kapcsol be: az anód a negatív teljesítmény-buszhoz van csatlakoztatva, a katód pedig a 8 stabilizátor kivezetéshez (2).

Figyelemre méltó a három lábú eset következtetéseinek a 3. ábrán látható számozása: 17, 8, 2! Honnan származik, ki találta ki, nem egyértelmű. Talán ez ismét a fejlesztõink machinációja, hogy az övék nem sejtették volna! De ilyen idomítást használnak, és meg kell bánni vele.

Az integrált stabilizátorok mérlegelése után lehetőség van ezekre épülő tápegységek gyártására. Ehhez csak meg kell találnia a megfelelő transzformátort, ki kell egészítenie egy diódahíddal egy elektrolitkondenzátorral, és összeszerelnie kell egy megfelelő esetben.

Laboratóriumi tápegység

A laboratóriumi tápegység fejlesztésének megkezdésekor el kell döntenie annak alapelemeiről, vagy egyszerűen arról, hogy mire készülünk. A kívánt egység legegyszerűbb módja az állítható feszültségszabályozók összeállítása az LT317A chipre vagy annak házon belüli analógjára, a KR142EN12A (B) -re.

Térjünk vissza a 2. ábrához. Ez azt jelzi, hogy a feszültség beállítási tartománya 1,25 ... 25 V. Ennek a paraméternek a megengedett legnagyobb értéke legfeljebb 1,25 ... 37 V, 45 V bemeneti feszültséggel. Ez a maximálisan megengedett feszültség, ezért jobb, ha egy 25 voltos szabályozási tartományra korlátozódik.

Jobb, ha nem üldözi a maximális áramot (1,5A), ezért a számításból legalább egy amperrel folytatjuk, ami pontosan 75%. Végül is a biztonsági határértéknek mindig meg kell lennie. Ezért egy ilyen tápegységre szüksége lesz egyenirányító legalább 30 ... 33 V feszültséggel és legfeljebb 1A árammal.

Caz egyenirányító áramkört a 4. ábra mutatja. Ha az áramfelvétel egynél több amper, a stabilizátort ki kell egészíteni külső erős tranzisztorokkal. De ez egy másik rendszer.

4. ábra. Az egyenirányító áramköre

Az egyenirányító és a transzformátor kiszámítása

Mindenekelőtt az egyenirányító híddiódokat kell kiválasztani, egyenáramuknak is legalább 1 A-nak kell lennie, és jobb, ha legalább 2 A vagy annál nagyobb. Itt az 1N5408 3A egyenáramú és 1000 V fordított feszültségű diódák nagyon alkalmasak. Bármely betűindexű KD226 diódák szintén megfelelőek.

A szűrő elektrolit kondenzátora is egyszerűen kiválasztható gyakorlati ajánlások felhasználásával: a kimeneti áram minden ampullájára ezer mikrofarad. Ha legfeljebb 1 A áramot tervezünk, akkor 1000µF kapacitású kondenzátor megfelelő.Az elektrolitkondenzátorok, a kerámiakéval ellentétben, nem tolerálják a megnövekedett feszültségeket, ezért működési feszültségüket, amelynek nagyobbnak kell lenni ebben az áramkörben a valós feszültségnél, mindig az áramkörökben kell feltüntetni.

A tervezett tápegységhez 1000µF * 50 V kondenzátorra van szükség. Semmi rossz nem fog történni, ha a kondenzátor nem 1000, hanem 1500 ... 2000µF. Maga az egyenirányító már meg van tervezve. Most, ahogy mondják, a kérdés kicsi: a transzformátor kiszámításának maradt.

Először meg kell határoznia a transzformátor teljesítményét. Ez a terhelési teljesítmény figyelembevételével történik. Ha a stabilizátor kimeneti árama 1A, és a stabilizátor bemeneti feszültsége 32V, akkor a transzformátor másodlagos tekercselésénél felhasznált energia P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Milyen transzformátorra lenne szükség egy ilyen szekunder áramköri teljesítményhez? Minden a transzformátor hatékonyságától függ, minél nagyobb az összteljesítmény, annál nagyobb a hatékonyság. A transzformátor vas minősége és kialakítása szintén befolyásolja ezt a paramétert. Az 5. ábrán látható táblázat hozzávetőlegesen meghatározza ezt a kérdést.

5. ábra

A transzformátor teljes teljesítményének megismeréséhez a másodlagos tekercsben levő teljesítményt el kell osztani a transzformátor hatékonyságával. Tegyük fel, hogy rendelkezésére áll egy hagyományos W alakú vasalmú transzformátor, amelyet a táblázatban „páncélozott pecsételéssel” jelöltek. A tervezett tápegység becsült teljesítménye 32W, akkor a transzformátor teljesítménye 32 / 0,8 = 40W.

Mint fentebb írták, a fejlett tápegységhez állandó ... 30 V feszültség szükséges. A transzformátor másodlagos tekercsének feszültsége 33 / 1,41 = 23,404 V.

Ez lehetővé teszi, hogy válasszon egy standard transzformátort, amelynek a szekunder tekercs feszültsége 24 V alapjáraton van.

Annak érdekében, hogy ne bonyolítsuk a számításokat, itt nem vesszük figyelembe a híddiódák közötti feszültségcsökkenést és a másodlagos tekercs másodlagos ellenállását. Elég azt mondani, hogy 1A-es áramnál a másodlagos huzal átmérőjét általában legalább 0,6 mm-re veszik.

Egy ilyen transzformátor a CCI sorozat egyesített transzformátoraiból választható meg. A transzformátor teljesítménye meghaladhatja a 40 W-ot, ez csak javítja a tápegység megbízhatóságát, bár kissé növeli a súlyát. Ha a CCI transzformátort nem lehetett megvásárolni, akkor egyszerűen egyszerűen visszatekerheti a megfelelő teljesítményű transzformátor másodlagos tekercsét.

Ha bipolárisan állítható tápegységre van szükség, akkor azt a 6. ábrán bemutatott áramkör szerint össze lehet szerelni. Ehhez negatív feszültségszabályozóra van szükség a KR142EN18A vagy LM337. Beépítésének áramköre nagyon hasonló a KR142EN12A-hoz.

6. ábra: Bipoláris szabályozott tápegység diagramja

Teljesen nyilvánvaló, hogy egy bipoláris egyenirányítóra lesz szükség az ilyen stabilizátor táplálásához. Ezt a legkönnyebben egy transzformátoron lehet elvégezni, amelynek középpontja és diódahídja van, a 7. ábra szerint.

7. ábra: A bipoláris egyenirányító diagramja

Az áramellátás kialakítása önkényes. Maga az egyenirányító és a stabilizátorlap különálló táblákra vagy egyre szerelhető. A mikroáramkört legalább 100 négyzetcentiméter nagyságú radiátorokra kell felszerelni. Ha csökkenteni kívánja a radiátorok méretét, akkor kényszerhűtést alkalmazhat kis számítógépes hűtők segítségével, amelyek közül jelenleg rengeteg eladó.

A kissé javított stabilizátor kapcsoló áramkört a 8. ábra mutatja.

8. ábra Tipikus KR142EN12A kapcsolási áramkör

Az 1N4007 típusú VD1, VD2 védődiódákat úgy tervezték, hogy megvédjék a mikroáramkört a meghibásodástól abban az esetben, ha a kimeneti feszültség meghaladja a bemeneti feszültséget. Ez a helyzet akkor fordulhat elő, ha kikapcsolja a chipet. Ezért a C2 elektrolitkondenzátor kapacitása nem lehet nagyobb, mint az elektrolitkondenzátor kapacitása a diódahíd kimenetén.

A vezérlőterminálhoz csatlakoztatott Cadj kondenzátor jelentősen csökkenti a fodrozódást a stabilizátor kimenetén. Kapacitása általában több tíz mikrofarad.

A tápegység megtervezésekor kívánatos beépített voltmérő és ampermérő, lehetőleg elektronikus, amelyeket az online áruházakban kapnak. Ez csak az az ár, amelyet ők harapnak, tehát előbb jobb, ha nélkülük van, és multiméterrel állítsa be a szükséges feszültséget.

Boris Aladyshkin