Kaip pasidaryti lygintuvą ir paprastą maitinimo šaltinį

Lygintuvas yra įrenginys, skirtas kintamajai įtampai paversti nuolatinę. Tai yra viena iš labiausiai paplitusių elektros prietaisų dalių, pradedant plaukų džiovintuvu ir baigiant visų tipų maitinimo šaltiniais, kurių išėjimo nuolatinė įtampa. Yra skirtingos lygintuvų schemos ir kiekviena iš jų tam tikru mastu susiduria su savo užduotimi. Šiame straipsnyje mes kalbėsime apie tai, kaip padaryti vienfazį lygintuvą ir kodėl jis reikalingas.

Apibrėžimas

Lygintuvas yra įrenginys, skirtas konvertuoti kintamąjį į nuolatinę. Žodis „pastovus“ nėra visiškai teisingas, faktas yra tas, kad lygintuvo išėjime, sinusoidinės kintamos įtampos grandinėje, bet kokiu atveju bus nestabilizuota pulsuojanti įtampa. Paprastais žodžiais tariant: pastovus ženklas, bet įvairaus dydžio.

Yra du lygintuvų tipai:

• Pusiau banga. Jis ištaiso tik vieną įėjimo įtampos pusę bangos. Pasižymi stipriu virpėjimu ir sumažėja įėjimo įtampos atžvilgiu.

• Kas dveji metai. Atitinkamai ištiesinamos dvi pusinės bangos. Virpėjimas yra žemesnis, įtampa didesnė nei lygintuvo įvestyje - tai yra dvi pagrindinės savybės.

Ką reiškia stabilizuota ir nestabilizuota įtampa?

Stabilizuota yra įtampa, kurios dydis nesikeičia nepriklausomai nuo apkrovos ar įvesties įtampos viršįtampių. Transformatoriaus maitinimo šaltiniams tai ypač svarbu, nes išėjimo įtampa priklauso nuo įvesties įtampos ir skiriasi nuo jos transformacijos laikais.

Nestabili įtampa - kinta priklausomai nuo tiekimo tinklo viršįtampių ir apkrovos charakteristikų. Esant tokiam maitinimo šaltiniui, dėl sumenkimo gali atsirasti neteisingas prijungtų įrenginių veikimas arba visiškas jų neveikimas ir gedimas.

Išėjimo įtampa

Pagrindinės kintamos įtampos vertės yra amplitudė ir efektyvioji vertė. Kai jie sako: „220 V tinkle“, tai reiškia dabartinę įtampą.

Jei mes kalbame apie amplitudės vertę, turime omenyje, kiek voltų yra nuo nulio iki sinusinės bangos pusės bangos viršutinio taško.

 

Nepaisydami teorijos ir daugybės formulių, galime tai pasakyti srovės įtampa 1,41 karto mažesnė už amplitudę. Arba:

Uа = Uд * √2

Amplitudės įtampa 220 V tinkle yra:

220*1.41=310

Schemos

Pusiau bangos lygintuvas sudaro vienas diodas. Jis tiesiog nepraleidžia grįžimo pusės bangos. Išvestis yra įtampa su stipriais virpėjimais nuo nulio iki įvesties įtampos amplitudės vertės.

Kalbant labai paprasta kalba, tada šioje grandinėje pusė įvesties įtampos patenka į apkrovą. Bet tai nėra visiškai teisinga.

Dviejų pusių bangų grandinės perduoda abi pusės bangas iš įėjimo į apkrovą. Straipsnyje aukščiau paminėta įtampos amplitudės reikšmė, todėl įtampa lygintuvo išvestyje yra tokia pati pagal dydį, kaip ir faktinis kintamasis įvestyje.

Bet jei mes išlyginsime pulsą naudojant kondensatorių, kuo mažesni ripples, tuo arčiau įtampa bus amplitudė.

Vėliau kalbėsime apie virpėjimą. Dabar apsvarstykite diodo tilto grandinė.

Yra du iš jų:

1. Lygintuvas pagal Gretz schemą arba diodinis tiltas;

2. Lygintuvas su vidurio tašku.

Pirmoji schema yra labiau paplitusi. Susideda iš diodinio tilto - keturi diodai sujungtos „kvadratu“, o krovinys yra sujungtas su pečiais. Tilto lygintuvas surenkamas pagal žemiau pateiktą schemą:

Tai galima prijungti tiesiai prie 220 V tinklo, kaip tai daroma modernūs perjungimo maitinimo šaltiniai, arba prie tinklo (50 Hz) transformatoriaus antrinių apvijų.Pagal šią schemą diodų tiltus galima surinkti iš atskirų (atskirų) diodų arba naudoti gatavą diodinio tilto mazgą viename korpuse.

Antroji grandinė yra vidutinio taško lygintuvas, kurio negalima tiesiogiai prijungti prie tinklo. Jo prasmė yra naudoti transformatorių su čiaupu iš vidurio.

Jo šerdyje tai yra du pusiau bangų lygintuvai, sujungti su antrinės apvijos galais, krovinys su vienu kontaktu yra prijungtas prie diodų jungimo taško, o antrasis yra prijungtas prie čiaupo iš apvijų vidurio.

Jos pranašumas, palyginti su pirmąja grandine, yra mažesnis puslaidininkinių diodų skaičius. Ir trūkumas yra naudoti transformatorių su vidurio tašku arba, kaip jie vadina, šaką iš vidurio. Jie yra mažiau paplitę nei įprasti antriniai transformatoriai be čiaupo.

Ripple išlyginimas

Įtampos tiekimas įtampa yra nepriimtinas daugeliui vartotojų, pavyzdžiui, šviesos šaltiniams ir garso įrangai. Be to, leistini šviesos impulsai yra reguliuojami valstybės ir pramonės norminiuose dokumentuose.

Norėdami išlyginti pulsaciją, naudokite filtrai - lygiagrečiai montuojamas kondensatorius, LC filtras, įvairūs P ir G filtrai ...

Bet labiausiai paplitęs ir paprasčiausias variantas yra kondensatorius, sumontuotas lygiagrečiai su apkrova. Jo trūkumas yra tas, kad norint sumažinti virpėjimą esant labai galingai apkrovai, reikia įdiegti labai didelės talpos kondensatorius - dešimtis tūkstančių mikrofaradų.

Jo veikimo principas yra tas, kad kondensatorius įkraunamas, jo įtampa pasiekia amplitudę, maitinimo įtampa pradeda mažėti po maksimalios amplitudės taško, nuo to momento apkrovą maitina kondensatorius. Kondensatorius išsikrauna priklausomai nuo atsparumo apkrovai (arba jo lygiaverčio atsparumo, jei jis nėra varžinis). Kuo didesnė talpa - tuo mažesnis pulsavimas bus, palyginti su mažesnės talpos kondensatoriumi, prijungtu prie tos pačios apkrovos.

Paprastais žodžiais tariant: kuo lėčiau kondensatorius išsikrauna, tuo mažiau virpėjimo.

Kondensatoriaus iškrovos greitis priklauso nuo apkrovos sunaudotos srovės. Jį galima nustatyti pagal laiko konstantos formulę:

t = RC

kur R yra atsparumas apkrovai, o C - išlyginamojo kondensatoriaus talpa.

Taigi iš visiškai įkrautos būsenos į visiškai iškrautą kondensatorių iškraunama per 3–5 t. Jis įkraunamas tokiu pat greičiu, jei įkrovimas vyksta per rezistorių, todėl mūsų atveju tai nesvarbu.

Darytina išvada, kad norint pasiekti priimtiną virpėjimo lygį (jį lemia energijos šaltinio apkrovos reikalavimai), reikalinga talpa, kuri per kelis kartus bus iškrauta didesnė nei t. Kadangi daugumos apkrovų pasipriešinimas yra palyginti mažas, reikalinga didelė talpa, todėl norint išlyginti lygintuvo išėjimo įbrėžimus elektrolitiniai kondensatoriai, jie taip pat vadinami poliariais arba poliarizuotais.

Atkreipkite dėmesį, kad labai nerekomenduojama supainioti elektrolitinio kondensatoriaus poliškumo, nes tai yra patiriama dėl jo gedimo ir net sprogimo. Šiuolaikiniai kondensatoriai yra apsaugoti nuo sprogimo - ant viršutinio dangtelio jie turi antspaudą kryžiaus pavidalu, išilgai kurio korpusas yra tiesiog įtrūkęs. Bet iš kondensatoriaus išeis dūmų srautas, bus blogai, jei jis pateks į jūsų akis.

Talpa apskaičiuojama pagal tai, kokį bangos koeficientą turite pateikti. Paprastai tariant, bangos koeficientas parodo, kokia procentinė įtampa mažėja (pulsuoja).

Norėdami apskaičiuoti išlyginamojo kondensatoriaus talpą, galite naudoti apytikslę formulę:

C = 3200 * į / iš * kp,

Kur apkrovos srovė, įtampos be apkrovos, virpėjimo koeficientas.

Daugelio tipų įrangos pulsacijos koeficientas imamas 0,01–0.001. Be to, pageidautina įdiegti keraminis kondensatorius kiek įmanoma didesnė talpa filtravimui nuo aukšto dažnio trikdžių.

Kaip padaryti „pasidaryk pats“ maitinimo šaltinį?

Paprasčiausią nuolatinės srovės maitinimo šaltinį sudaro trys elementai:

1. Transformatorius;

2. Diodų tiltas;

3. Kondensatorius.

Jei jums reikia gauti aukštą įtampą, o jūs nepaisote galvaninės izoliacijos, galite neįtraukti transformatoriaus iš sąrašo, tada gausite nuolatinę įtampą iki 300-310V. Tokia grandinė yra perjungimo maitinimo šaltinių įvestyje, pavyzdžiui, jūsų kompiuteryje. Neseniai parašėme puikų straipsnį apie juos - Kaip veikia kompiuterio maitinimas.

Tai nestabilizuotas nuolatinės srovės maitinimo šaltinis su išlyginamuoju kondensatoriumi. Įtampa jo išvestyje yra didesnė už antrinės apvijos kintamąją įtampą. Tai reiškia, kad jei turite 220/12 transformatorių (pirminį esant 220 V, o antrinį - 12 V), tada išėjime gausite 15–17 V konstantą. Ši vertė priklauso nuo išlyginamojo kondensatoriaus talpos. Ši grandinė gali būti naudojama bet kuriai apkrovai maitinti, jei ji nėra svarbi, tada, keičiantis tinklo įtampai, įtampa gali „plūduriuoti“.

Svarbu:

Kondensatorius turi dvi pagrindines charakteristikas - talpą ir įtampą. Mes sugalvojome, kaip pasirinkti talpą, bet ne pasirinkdami įtampą. Kondensatoriaus įtampa turi viršyti bent pusę amplitudės įtampos lygintuvo išėjime. Jei faktinė įtampa kondensatoriaus plokštelėse viršija vardinę įtampą, greičiausiai ji suges.

Senieji sovietiniai kondensatoriai buvo gaminami su gera įtampos atsarga, tačiau dabar visi naudojasi pigiais elektrolitais iš Kinijos, kur geriausiu atveju yra maža atsarga, o blogiausiu atveju jie negali atlaikyti nurodytos vardinės įtampos. Todėl nereikia taupyti dėl patikimumo.

Stabilizuotas maitinimo blokas nuo ankstesnio skiriasi tik tuo, kad yra įtampos (arba srovės) stabilizatorius. Paprasčiausias pasirinkimas yra naudoti „L78xx“ ar kitus. linijiniai stabilizatoriai, pavyzdžiui, vietiniame banke.

Taigi, jūs galite gauti bet kokią įtampą, vienintelė sąlyga, kai naudojami tokie stabilizatoriai, yra ta, kad stabilizatoriaus įtampa turi viršyti stabilizuotos (išvesties) vertę bent 1,5 V. Apsvarstykite, kas parašyta duomenų lape 12V stabilizatorius L7812:

Įėjimo įtampa neturėtų viršyti 35 V, jei stabilizatoriai yra nuo 5 iki 12 V, ir 40 V, jei stabilizatoriai yra 20–24 V.

Įėjimo įtampa turi viršyti išėjimo įtampą 2–2,5 V.

T. y. stabilizuotam 12 V maitinimo šaltiniui su L7812 serijos stabilizatoriumi būtina, kad rektifikuota įtampa būtų 14,5–35 V diapazone, kad būtų išvengta nuosmukio, idealus sprendimas būtų naudoti transformatorių su antrine apvija iki 12 V.

Tačiau išėjimo srovė yra gana kukli - tik 1,5A, ją galima sustiprinti naudojant praeinamąjį tranzistorių. Jei turite PNP tranzistoriai, galite naudoti šią schemą:

Parodytas tik linijinio stabilizatoriaus „kairės“ grandinės dalies sujungimas su transformatoriumi ir lygintuvu.

Jei turite NPN tranzistorių, tokių kaip KT803 / KT805 / KT808, tai padarysite:

Verta paminėti, kad antroje grandinėje išėjimo įtampa bus mažesnė nei stabilizavimo įtampa 0,6 V - tai kritimas emiterio bazės sankryžoje, apie tai mes rašėme daugiau straipsnyje apie bipolinius tranzistorius. Norint kompensuoti šį kritimą, į grandinę buvo įvestas diodas D1.

Galima montuoti du tiesinius stabilizatorius lygiagrečiai, bet tai nėra būtina! Dėl galimų nukrypimų gamybos metu krovinys bus paskirstytas netolygiai ir dėl to vienas iš jų gali sudegti.

Sumontuokite tiek tranzistorių, tiek linijinį stabilizatorių ant radiatoriaus, geriausia - ant skirtingų radiatorių. Jiems labai karšta.

Reguliuojami maitinimo šaltiniai

Paprasčiausias reguliuojamas maitinimo šaltinis gali būti pagamintas naudojant reguliuojamą tiesinį stabilizatorių LM317, jo srovė taip pat yra iki 1,5 A, galite sustiprinti grandinę pralaidžiu tranzistoriumi, kaip aprašyta aukščiau.

Čia yra intuityvesnė schema, kaip surinkti reguliuojamą maitinimo šaltinį.

Norėdami gauti daugiau srovės, galite naudoti galingesnį reguliuojamą stabilizatorių LM350.

 

Paskutinėse dviejose grandinėse yra įjungtas indikatorius, rodantis, ar yra įtampa diodo tilto išvestyje, 220 V grandinės pertraukiklis, pirminės apvijos saugiklis.

Čia yra reguliuojamo akumuliatoriaus įkroviklio pavyzdys su tiristoriaus reguliatoriumi pirminėje apvijoje iš esmės tas pats reguliuojamas maitinimo šaltinis.

Beje, suvirinimo srovę taip pat reguliuoja panaši grandinė:

Šis straipsnis buvo išdėstytas anksčiau: Kaip padaryti paprastą srovės reguliatorių suvirinimo transformatoriui

Išvada

Lygintuvas yra naudojamas maitinimo šaltiniuose, kad iš kintamos srovės būtų galima generuoti nuolatinę srovę. Be jo dalyvavimo nebus įmanoma maitinti nuolatinės srovės apkrovos, pavyzdžiui, LED juostos ar radijo imtuvo.

Taip pat naudojamas įvairiuose automobilių akumuliatorių krovikliuose, yra daugybė grandinių, naudojančių transformatorių su grupe čiaupų iš pirminės apvijos, kurios yra perjungiamos veržliarakčio jungikliu, o antrinėje apvijoje yra įmontuotas tik diodinis tiltas. Jungiklis yra įmontuotas aukštos įtampos pusėje, nes ten srovė yra daug kartų mažesnė, o jo kontaktai nuo to neišdegs.

Pagal straipsnio diagramas galite surinkti paprasčiausią maitinimo bloką tiek nuolatiniam darbui su kažkokiu prietaisu, tiek ir savo elektroninių namų gaminių testavimui.

Grandinės nesiskiria dideliu efektyvumu, tačiau jos sukuria stabilizuotą įtampą be specialių virpesių, turėtumėte patikrinti kondensatorių talpą ir apskaičiuoti konkrečią apkrovą. Jie puikiai tinka mažos galios garso stiprintuvams ir nesukurs papildomo fono. Reguliuojamas maitinimo šaltinis bus naudingas automobilių entuziastams ir elektrikams, norint išbandyti generatoriaus įtampos reguliatoriaus relę.

Reguliuojamas maitinimo šaltinis yra naudojamas visose elektronikos srityse, ir jei jį patobulins apsauga nuo trumpojo jungimo arba srovės stabilizatorius su dviem tranzistoriais, gausite beveik visą laboratorijos maitinimo šaltinį.