Stabilizuoti maitinimo šaltiniai

Visa elektroninė įranga maitinama iš nuolatinės srovės šaltinių. Mobiliajai įrangai paprastai naudojamos baterijos arba galvaninės baterijos. Dabar rankose ir kišenėse yra daugybė tokios įrangos: tai mobilieji telefonai, fotoaparatai, planšetiniai kompiuteriai, įvairūs matavimo prietaisai ir daug daugiau.

Stacionari elektronika - televizoriai, kompiuteriai, muzikos centrai ir kt. maitinamas iš kintamosios srovės, naudojant maitinimo šaltinius. Čia jokiu būdu negalima apsieiti be baterijų ar mažų baterijų.

Elektroniniai prietaisai dažnai nėra atskiri ir veikia patys. Visų pirma, tai yra įmontuoti elektroniniai blokai, pavyzdžiui, skalbimo mašinos ar mikrobangų krosnelės valdymo blokas. Bet net ir šiuo atveju elektroniniai blokai turi savo maitinimo šaltiniai, dažniausiai net stabilizuojamas ir net su apsauga, leidžiančia apsaugoti ir patį maitinimo šaltinį, ir apkrovą, t. prijungtas valdymo blokas.

Radijo mėgėjų sukurtuose dizainuose visada yra maitinimo šaltinis, nebent, žinoma, šis dizainas yra pasiektas iki galo, o ne apleistas pusiaukelėje. Deja, tai atsitinka gana dažnai. Bet paprastai grandinės konstrukcija susideda iš kelių etapų.

Tarp jų yra grandinės schemos sukūrimas, taip pat jos surinkimas ir derinimas ant duonos lentos. Ir tik gavę reikiamus rezultatus ant lentos, jie pradeda kurti kapitalo struktūrą. Tada jie sukuria plokštes, korpusą ir maitinimo šaltinį.

Vykdant eksperimentus ant duonos lentos, vadinamasis laboratoriniai maitinimo šaltiniai. Tas pats įrenginys turi būti naudojamas paleidžiant įvairiausius dizainus, todėl jis turėtų turėti plačias galimybes.

Paprastai tai yra įrenginys, reguliuojantis išėjimo įtampą ir užtikrinantis pakankamą srovę. Kartais maitinimo šaltinis sukuria keletą įtampų, tokie blokai vadinami daugiakanaliais. Pavyzdys yra įprastas kompiuterio maitinimo šaltinis arba bipolinis šaltinis galingam UMZCH.

Kai maitinimo šaltinis suprojektuotas vienai fiksuotai įtampai, pavyzdžiui, 5 V, nėra blogai užtikrinti apsaugą nuo išėjimo įtampos viršijimo: jei stabilizatoriaus išėjimo tranzistorius prasiskverbia, gali nukentėti nuo jo maitinama grandinė.

Nors tokia apsauga nėra labai sudėtinga, yra tik keletas detalių, dėl tam tikrų priežasčių ji to nedaro pramoninėse grandinėse ir yra tik radijo mėgėjų projektuose, o net tada ne visose. Tačiau vis dėlto yra tokių apsaugos schemų.

Atidžiai pažiūrėję į vartotojų prietaisus pastebėsite, kad visi elektroniniai prietaisai maitinami iš standartinės diapazono įtampos. Tai visų pirma yra 5, 9, 12, 15, 24 V. Remiantis šiomis vertėmis, yra pagaminta nemažai integruotų stabilizatorių su fiksuota įtampa.

Išvaizda šie stabilizatoriai primena įprastą tranzistorių TO-220 pakete (panašų į KT819) arba D-PAK paketą, skirtą montuoti ant paviršiaus. Išėjimo įtampa yra 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24 V. Šios įtampos tiesiogiai atsispindi stabilizatorių, uždėtų ant prietaiso kūno, žymėjime. Tai gali atrodyti maždaug taip: MC78XX arba LM78XX.

Duomenų lapuose parašyta, kad tai yra trijų išėjimų stabilizatoriai su fiksuota įtampa, kaip parodyta 1 paveiksle.

1 pav

Perjungimo grandinė yra labai paprasta: tik trys kojos buvo išlydytos ir gavo stabilizatorių su reikalinga įtampa ir išėjimo srove nuo 1 ... 2A. Atsižvelgiant į konkretų stabilizatorių, srovės skiriasi, tai turėtų būti pažymėta dokumentuose.Be to, integruoti stabilizatoriai turi įmontuotą apsaugą nuo perkaitimo ir dabartinę apsaugą.

Pirmosios dvi raidės nurodo gamintojo įmonę, o antrosios XX yra pakeistos skaičiais, rodančiais stabilizacijos įtampą, kartais pirmosios dvi raidės pakeičiamos viena ... trimis arba jų visai nėra. Pvz., MC7805 žymi 5 V fiksuotos įtampos stabilizatorių, tuo tarpu MC7812 yra tas pats, bet su 12 V išėjimo įtampa.

Be stabilizatorių su fiksuota įtampa integruotoje versijoje, yra ir reguliuojami stabilizatoriai, pavyzdžiui, LT317A, kurio tipinė perjungimo schema parodyta 2 paveiksle. Čia taip pat nurodytos įtampos reguliavimo ribos.

2 pav. Tipinė reguliuojamo stabilizatoriaus perjungimo grandinėLT317A

Kartais po ranka tiesiog nėra reguliuojamo stabilizatoriaus, kaip išspręsti šią problemą, ar įmanoma išsiversti be jos? Na, jums reikia 7,5 V įtampos ir viskas! Pasirodo, reguliatorius su fiksuota įtampa lengvai virsta reguliuojamu. Panaši perjungimo schema parodyta 3 paveiksle.

3 pav

Reguliavimo diapazonas šiuo atveju prasideda nuo fiksuoto naudojamo stabilizatoriaus įtampos ir yra ribojamas tik įvesties įtampos dydžiu, natūraliai, atėmus minimalų įtampos kritimą per stabilizatoriaus reguliavimo tranzistorių.

Jei jums nereikia reguliuoti įtampos, o vietoj 5 V jums reikia gauti, pavyzdžiui, 10, tiesiog išimkite tranzistorių VT1 ir visa, kas su juo susijusi, ir vietoj to įjunkite zenerio diodą, kurio stabilizavimo įtampa yra 5 V. Natūralu, kad „Zener“ diodas yra įjungtas ne laidžia kryptimi: anodas yra prijungtas prie neigiamos galios magistralės, o katodas yra prijungtas prie stabilizatoriaus gnybto 8 (2).

Pažymėtina 3-iojo atvejo, pateikto 3 pav., Išvadų numeracija: 17, 8, 2! Iš kur jis atsirado, kas jį sugalvojo, neaišku. Galbūt tai vėlgi yra mūsų kūrėjų machinacijos, kad jų niekas nebūtų atspėjęs! Bet toks pinas naudojamas ir reikia su tuo susitaikyti.

Apsvarsčius integruotus stabilizatorius, galima pereiti prie jų pagrindu gaminamų maitinimo šaltinių. Norėdami tai padaryti, jums tiesiog reikia rasti tinkamą transformatorių, papildyti jį diodų tiltu su elektrolitiniu kondensatoriumi ir surinkti viską tinkamu atveju.

Laboratorinis maitinimas

Pradėję kurti laboratorinį maitinimo šaltinį, turėtumėte nuspręsti dėl jo elementarios bazės arba, paprasčiausiai, nuo ko mes ją pagaminsime. Paprasčiausias būdas yra surinkti norimą įrenginį ant LT317A lusto arba jo buitinio analogo KR142EN12A (B) - reguliuojamų įtampos stabilizatorių.

Grįžkime prie 2 paveikslo. Tai rodo, kad įtampos reguliavimo diapazonas yra 1,25 ... 25 V. Didžiausia leistina šio parametro vertė yra iki 1,25 ... 37 V, kai įėjimo įtampa yra 45 V. Tai yra didžiausia leistina įtampa, todėl geriau apsiriboti 25 voltų reguliavimo diapazonu.

Geriau nepersekiojo didžiausios srovės (1,5A), todėl skaičiavimus atliksime bent viena ampere, kuri yra tiksliai 75%. Galų gale saugos riba visada turėtų būti. Todėl tokiam maitinimo šaltiniui jums reikės lygintuvas kurių įtampa ne mažesnė kaip 30 ... 33V, o srovė - iki 1A.

Clygintuvo grandinė parodyta 4 paveiksle. Jei srovės sunaudojimas yra daugiau nei vienas amperas, stabilizatorių reikia papildyti išoriniais galingais tranzistoriais. Bet tai yra dar viena schema.

4 pav. Lygintuvo grandinė

Lygintuvo ir transformatoriaus skaičiavimas

Visų pirma, reikėtų pasirinkti lygintuvo tiltelio diodus, jų nuolatinė srovė taip pat turėtų būti ne mažesnė kaip 1A, o geriau, jei bent 2A ar daugiau. Čia gana tinka diodai 1N5408, kurių nuolatinė srovė yra 3A, o atvirkštinė 1000V įtampa. Tinka ir buitiniai KD226 diodai su bet kokiu raidžių indeksu.

Filtro elektrolitinį kondensatorių taip pat galima paprasčiausiai pasirinkti remiantis praktinėmis rekomendacijomis: kiekvienam išėjimo srovės amperui - tūkstantis mikrofaradų. Jei planuojame ne didesnę kaip 1A srovę, tada tinka kondensatorius, kurio talpa yra 1000µF.Elektrolitiniai kondensatoriai, skirtingai nei keraminiai, netoleruoja padidėjusios įtampos, todėl grandinėse visada nurodoma jų darbinė įtampa, kuri turėtų būti didesnė nei tikroji šios grandinės įtampa.

Suprojektuotam energijos tiekimui reikalingas 1000µF * 50V kondensatorius. Nieko blogo neatsitiks, jei kondensatorius yra ne 1000, o 1500 ... 2000μF. Pats lygintuvas jau suprojektuotas. Dabar, kaip sakoma, klausimas yra mažas: belieka apskaičiuoti transformatorių.

Visų pirma, jūs turėtumėte nustatyti transformatoriaus galią. Tai atliekama atsižvelgiant į apkrovos galią. Jei stabilizatoriaus išėjimo srovė yra 1A, o stabilizatoriaus įėjimo įtampa yra 32V, tada transformatoriaus antrinės apvijos sunaudota galia yra P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Koks transformatorius būtų reikalingas esant tokiai antrinės grandinės galiai? Viskas priklauso nuo transformatoriaus efektyvumo, kuo didesnė bendra galia, tuo didesnis efektyvumas. Transformatoriaus lygintuvo kokybė ir dizainas taip pat turi įtakos šiam parametrui. 5 paveiksle pateikta lentelė padės apytiksliai nustatyti šį klausimą.

5 pav

Norint sužinoti bendrą transformatoriaus galią, galią antrinėje apvijoje reikia padalyti iš transformatoriaus efektyvumo. Tarkime, kad mūsų žinioje yra įprastas transformatorius su W formos lygintuvu, kuris lentelėje nurodytas kaip „šarvuotas antspaudas“. Numatoma suprojektuoto maitinimo šaltinio galia yra 32W, tada transformatoriaus galia yra 32 / 0,8 = 40W.

Kaip buvo parašyta aukščiau, išplėtotam energijos tiekimui reikalinga nuolatinė 30 ... 33 V įtampa. Tada transformatoriaus antrinės apvijos įtampa bus 33 / 1,41 = 23,404 V.

Tai leidžia jums pasirinkti standartinį transformatorių su antrinės apvijos įtampa esant 24 V laisvosios eigos.

Kad nebūtų apsunkinti skaičiavimai, čia neatsižvelgiama į įtampos kritimą per tilto diodus ir antrinės apvijos antrinę varžą. Pakanka pasakyti, kad esant 1A srovei, antrinio laido skersmuo paprastai imamas mažiausiai 0,6 mm.

Tokį transformatorių galima pasirinkti iš vieningų CCI serijos transformatorių. Transformatoriaus galia gali būti didesnė nei 40W, tai tik pagerins maitinimo šaltinio patikimumą, nors šiek tiek padidins jo svorį. Jei transformatoriaus CCI nepavyko įsigyti, galite tiesiog atsukti tinkamos galios transformatoriaus antrinę apviją.

Jei reikalingas bipolinis reguliuojamas maitinimo šaltinis, jį galima surinkti pagal 6 paveiksle pavaizduotą grandinę. Tam reikės neigiamos įtampos reguliatoriaus KR142EN18A arba LM337. Jo įtraukimo grandinė yra labai panaši į KR142EN12A.

6 pav. Reguliuojamo bipolinio maitinimo šaltinio schema

Visiškai akivaizdu, kad tokiam stabilizatoriui maitinti reikės bipolinio lygintuvo. Tai lengviausia padaryti ant transformatoriaus su vidurio tašku ir diodiniu tiltu, kaip parodyta 7 paveiksle.

7 pav. Bipolinio lygintuvo schema

Maitinimo šaltinio dizainas yra savavališkas. Pats lygintuvas ir stabilizatoriaus plokštė gali būti surinkti ant atskirų plokščių arba ant vienos. Mikro grandinės turėtų būti montuojamos ant radiatorių, kurių plotas ne mažesnis kaip 100 kvadratinių centimetrų. Jei norite sumažinti radiatorių dydį, galite naudoti priverstinį aušinimą naudodami mažus kompiuterinius aušintuvus, kurių dabar yra daug parduodama.

Šiek tiek patobulinta stabilizatoriaus perjungimo schema parodyta 8 paveiksle.

8 pav Tipiška perjungimo grandinė KR142EN12A

Apsauginiai diodai VD1, VD2 1N4007 yra skirti apsaugoti mikro grandinę nuo gedimo tuo atveju, kai išėjimo įtampa viršija įvesties įtampą. Ši situacija gali nutikti išjungus lustą. Todėl elektrolitinio kondensatoriaus C2 talpa neturėtų būti didesnė už elektrolitinio kondensatoriaus talpą diodo tiltelio išvestyje.

Prie valdymo gnybto prijungtas „Cadj“ kondensatorius žymiai sumažina stabilizatoriaus išvesties plėtimąsi. Jo talpa paprastai yra kelios dešimtys mikrofaradų.

Projektuojant maitinimo šaltinį, pageidautina pateikti įmontuotą voltmetrą ir ampermetrą, geriau elektroninį, kurie parduodami internetinėse parduotuvėse. Tai tik kainos, kurias jie įkando, todėl iš pradžių geriau išsiversti be jų, o multimetru nustatykite reikiamą įtampą.

Borisas Aladyshkinas