Hoe een gelijkrichter en een eenvoudige voeding te maken

Een gelijkrichter is een apparaat voor het omzetten van wisselspanning naar DC. Dit is een van de meest voorkomende onderdelen in elektrische apparaten, variërend van een föhn tot alle soorten voedingen met een DC-uitgangsspanning. Er zijn verschillende schema's van gelijkrichters die elk tot op zekere hoogte hun taak aankunnen. In dit artikel zullen we het hebben over het maken van een eenfase-gelijkrichter en waarom dit nodig is.

definitie

Een gelijkrichter is een apparaat dat is ontworpen om wisselstroom naar gelijkstroom te converteren. Het woord "constant" is niet helemaal correct, het feit is dat aan de uitgang van de gelijkrichter in het circuit van een sinusvormige wisselspanning in elk geval een niet-gestabiliseerde pulserende spanning zal zijn. In eenvoudige woorden: constant in teken, maar variërend in grootte.

Er zijn twee soorten gelijkrichters:

• half-wave. Het corrigeert slechts een halve golf van de ingangsspanning. Gekenmerkt door sterke rimpel en verminderd ten opzichte van de ingangsspanning.

• dubbelzijdige. Dienovereenkomstig worden twee halve golven rechtgetrokken. De rimpel is lager, de spanning is hoger dan aan de ingang van de gelijkrichter - dit zijn twee hoofdkenmerken.

Wat betekent gestabiliseerde en niet-gestabiliseerde spanning?

Gestabiliseerd is een spanning die niet van grootte verandert onafhankelijk van de belasting of de schommelingen van de ingangsspanning. Voor transformatorvoedingen is dit vooral belangrijk omdat de uitgangsspanning afhankelijk is van de ingangsspanning en hiervan verschilt door de transformatietijden.

Niet-gestabiliseerde spanning - varieert afhankelijk van schommelingen in het voedingsnetwerk en belastingskarakteristieken. Met een dergelijke voeding, als gevolg van verzakking, kan een onjuiste werking van de aangesloten apparaten of hun volledige onbruikbaarheid en storing optreden.

Uitgangsspanning

De belangrijkste waarden van de wisselspanning zijn de amplitude en de effectieve waarde. Wanneer ze zeggen "in het 220V-netwerk" betekent de huidige spanning.

Als we het hebben over de amplitudewaarde, bedoelen we hoeveel volt van nul tot het bovenste punt van de halve golf van een sinusgolf ligt.

 

Als we de theorie en een aantal formules weglaten, kunnen we dat zeggen huidige spanning 1,41 keer minder dan amplitude. of:

Uа = Uд * √2

De amplitudespanning in het 220V-netwerk is:

220*1.41=310

regelingen

Halve golf gelijkrichter bestaat uit een diode. Hij mist gewoon de terugkeer halve golf niet. De uitgang is een spanning met sterke rimpelingen van nul tot de amplitudewaarde van de ingangsspanning.

Sprekend in een zeer eenvoudige taal, dan komt in dit circuit de helft van de ingangsspanning de belasting binnen. Maar dit is niet helemaal correct.

Tweehelftgolfcircuits zenden beide halfgolven van de ingang naar de belasting. Hierboven werd in het artikel de amplitudewaarde van de spanning vermeld, dus de spanning aan de uitgang van de gelijkrichter is dezelfde lagere waarde dan de actieve variabele aan de ingang.

Maar als we de rimpel gladstrijken met behulp van condensator, hoe kleiner de rimpelingen, hoe dichter de spanning zal zijn bij de amplitude.

We zullen het later hebben over het gladstrijken van rimpelingen. Overweeg nu diodebrugcircuit.

Er zijn er twee:

1. Gelijkrichter volgens het Gretz-schema of diodebrug;

2. Gelijkrichter met een middelpunt.

Het eerste schema komt vaker voor. Bestaat uit een diodebrug - vier diodes onderling verbonden door een "vierkant", en een lading is verbonden met zijn schouders. De bruggelijkrichter wordt volgens het onderstaande schema samengesteld:

Het kan direct worden aangesloten op een 220V-netwerk, zoals in wordt gedaan moderne schakelvoedingenof op de secundaire wikkelingen van een netwerktransformator (50 Hz).Volgens dit schema kunnen diodebruggen worden samengesteld uit discrete (afzonderlijke) diodes of een kant-en-klaar diodebrugsamenstel in een enkele behuizing gebruiken.

Het tweede circuit is een middelpuntgelijkrichter die niet rechtstreeks op het netwerk kan worden aangesloten. De betekenis ervan is om een ​​transformator te gebruiken met een kraan vanuit het midden.

In wezen zijn dit twee halfgolfgelijkrichters verbonden met de uiteinden van de secundaire wikkeling, de belasting met één contact is verbonden met het verbindingspunt van de diodes en de tweede met de kraan vanuit het midden van de wikkelingen.

Het voordeel ten opzichte van het eerste circuit is een kleiner aantal halfgeleiderdiodes. En het nadeel is het gebruik van een transformator met een middelpunt of, zoals ze het noemen, een tak vanuit het midden. Ze komen minder vaak voor dan conventionele secundaire transformatoren van het niet-tap-type.

Ripple Smoothing

Rimpelspanning is onaanvaardbaar voor een aantal consumenten, bijvoorbeeld lichtbronnen en audioapparatuur. Bovendien worden de toelaatbare lichtpulsen gereguleerd in door de staat en de industrie voorgeschreven documenten.

Gebruik om de pulsaties te verzachten filters - een parallel gemonteerde condensator, een LC-filter, verschillende P- en G-filters ...

Maar de meest gebruikelijke en eenvoudigste optie is een condensator die parallel aan de belasting is geïnstalleerd. Het nadeel is dat om rimpels bij een zeer krachtige belasting te verminderen, condensatoren met een zeer grote capaciteit moeten worden geïnstalleerd - tienduizenden microfarads.

Het werkingsprincipe is dat de condensator wordt opgeladen, zijn spanning de amplitude bereikt, de voedingsspanning begint te dalen na het punt van maximale amplitude, vanaf dat moment wordt de belasting door de condensator gevoed. De condensator ontlaadt afhankelijk van de belastingsweerstand (of zijn equivalente weerstand, als deze niet resistief is). Hoe groter de capaciteit - hoe kleiner de rimpel zal zijn in vergelijking met een condensator met een lagere capaciteit aangesloten op dezelfde belasting.

In eenvoudige woorden: hoe langzamer de condensator ontlaadt, hoe minder rimpel.

De ontladingssnelheid van de condensator is afhankelijk van de stroom die wordt verbruikt door de belasting. Het kan worden bepaald door de formule van de tijdconstante:

t = RC

waarbij R de belastingsweerstand is en C de capaciteit van de afvlakcondensator.

Aldus wordt van een volledig geladen toestand naar een volledig ontladen condensator in 3-5 t ontladen. Het laadt met dezelfde snelheid als de lading via een weerstand plaatsvindt, dus in ons geval maakt het niet uit.

Hieruit volgt dat om een ​​acceptabel rimpelniveau te bereiken (dit wordt bepaald door de vereisten van de belasting op de stroombron), een capaciteit nodig is die gedurende een tijd meerdere malen groter dan t wordt ontladen. Omdat de weerstanden van de meeste belastingen relatief klein zijn, is daarom een ​​grote capaciteit nodig om rimpelingen aan de uitgang van de gelijkrichter glad te strijken, elektrolytische condensatoren, ze worden ook polair of gepolariseerd genoemd.

Houd er rekening mee dat het verwarren van de polariteit van de elektrolytische condensator sterk wordt afgeraden, omdat dit gepaard gaat met falen en zelfs explosie. Moderne condensatoren zijn beschermd tegen explosie - ze hebben een stempel op de bovenklep in de vorm van een kruis, waarlangs de behuizing eenvoudig is gebarsten. Maar een stroom rook zal uit de condensor komen, het zal slecht zijn als het in je ogen komt.

Berekening van de capaciteit is gebaseerd op wat voor soort rimpelcoëfficiënt u moet leveren. In eenvoudige bewoordingen geeft de rimpelcoëfficiënt aan hoeveel spanning doorzakt (pulseert).

Om de capaciteit van een afvlakcondensator te berekenen, kunt u de formule bij benadering gebruiken:

C = 3200 * In / Un * Kp,

Waarbij laadstroom, laadspanning, Kn - rimpelfactor.

Voor de meeste soorten apparatuur is de rimpelcoëfficiënt 0,01-0,001. Bovendien is het wenselijk om te installeren keramische condensator een zo groot mogelijke capaciteit, om te filteren tegen hoogfrequente interferentie.

Hoe maak je een doe-het-zelf-voeding?

De eenvoudigste DC-voeding bestaat uit drie elementen:

1. Transformator;

2. Diodebrug;

3. Condensator.

Als u een hoge spanning nodig hebt en u galvanische isolatie verwaarloost, kunt u de transformator van de lijst uitsluiten, dan krijgt u een constante spanning tot 300-310V. Een dergelijk circuit bevindt zich bijvoorbeeld aan de ingang van schakelvoedingen, zoals op uw computer. We hebben onlangs een geweldig artikel over hen geschreven - Hoe is een computervoeding.

Dit is een niet-gestabiliseerde DC-voeding met een afvlakcondensator. De spanning aan zijn uitgang is groter dan de wisselspanning van de secundaire wikkeling. Dit betekent dat als u een 220/12 transformator hebt (primair op 220V en secundair op 12V), u aan de uitgang een constante van 15-17V krijgt. Deze waarde is afhankelijk van de capaciteit van de afvlakcondensator. Dit circuit kan worden gebruikt om elke belasting van stroom te voorzien, als dit niet belangrijk is, kan de spanning "zweven" wanneer de spanning van het lichtnet verandert.

Het is belangrijk om:

De condensator heeft twee hoofdkenmerken - capaciteit en spanning. We hebben uitgezocht hoe de capaciteit te selecteren, maar niet met de selectie van spanning. De condensatorspanning moet ten minste de helft van de amplitudespanning bij de gelijkrichteruitgang overschrijden. Als de werkelijke spanning op de condensatorplaten de nominale spanning overschrijdt, zal deze waarschijnlijk falen.

Oude Sovjetcondensatoren werden gemaakt met een goede spanningsmarge, maar nu gebruikt iedereen goedkope elektrolyten uit China, waar er in het beste geval een kleine marge is, en in het ergste geval kunnen ze de opgegeven nominale spanning niet weerstaan. Bespaar daarom niet op betrouwbaarheid.

Een gestabiliseerde voedingseenheid verschilt alleen van de vorige bij aanwezigheid van een spanningsstabilisator. De eenvoudigste optie is om L78xx of anderen te gebruiken. lineaire stabilisatoren, zoals binnenlandse bank.

U kunt dus elke spanning krijgen, de enige voorwaarde bij het gebruik van dergelijke stabilisatoren is dat de spanning naar de stabilisator de gestabiliseerde (output) waarde met ten minste 1,5 V moet overschrijden. Overweeg wat er in de datasheet 12V-stabilisator L7812 staat:

De ingangsspanning mag niet hoger zijn dan 35V, voor stabilisatoren van 5 tot 12V, en 40V voor stabilisatoren bij 20-24V.

De ingangsspanning moet de uitgangsspanning met 2-2.5V overschrijden.

ie voor een gestabiliseerde 12V-voeding met een stabilisator van de L7812-serie is het noodzakelijk dat de gelijkgerichte spanning binnen 14,5-35 V ligt, om verzakkingen te voorkomen, zou het een ideale oplossing zijn om een ​​transformator met een secundaire wikkeling naar 12V te gebruiken.

Maar de uitgangsstroom is vrij bescheiden - slechts 1,5A, deze kan worden versterkt met behulp van een pass-through-transistor. Als je hebt PNP-transistoren, kunt u dit schema gebruiken:

Het toont alleen dat de verbinding van het "linker" deel van de lineaire stabilisator met een transformator en gelijkrichter is weggelaten.

Als u NPN-transistors zoals KT803 / KT805 / KT808 hebt, dan zal deze het volgende doen:

Het is vermeldenswaard dat in het tweede circuit de uitgangsspanning minder dan de stabilisatiespanning met 0,6 V zal zijn - dit is een daling bij het knooppunt van de emitter, we schreven hier meer over in een artikel over bipolaire transistoren. Om deze daling te compenseren, werd een diode D1 in het circuit geïntroduceerd.

Het is mogelijk om twee lineaire stabilisatoren parallel te installeren, maar niet noodzakelijk! Vanwege mogelijke afwijkingen tijdens de fabricage, wordt de lading ongelijk verdeeld en kan een van deze hierdoor opbranden.

Installeer zowel de transistor als de lineaire stabilisator op de radiator, bij voorkeur op verschillende radiatoren. Ze zijn erg heet.

Verstelbare voedingen

De eenvoudigste gereguleerde voeding kan worden gemaakt met een instelbare lineaire stabilisator LM317, de stroom is ook maximaal 1,5 A, u kunt het circuit versterken met een transistor, zoals hierboven beschreven.

Hier is een meer intuïtief diagram voor het samenstellen van een instelbare voeding.

Om meer stroom te krijgen, kunt u een krachtiger instelbare stabilisator LM350 gebruiken.

 

In de laatste twee circuits is er een aan-indicator die de aanwezigheid van spanning aan de uitgang van de diodebrug aangeeft, een stroomonderbreker van 220 V en een primaire zekering.

Hier is een voorbeeld van een verstelbare batterijlader met thyristor regulator in de primaire wikkeling, in wezen dezelfde instelbare voeding.

Overigens wordt de lasstroom ook geregeld door een vergelijkbaar circuit:

Dit artikel is eerder opgesteld: Hoe maak je een eenvoudige stroomregelaar voor een lastransformator

conclusie

Een gelijkrichter wordt gebruikt in voedingen om gelijkstroom van een wisselstroom te produceren. Zonder zijn deelname zal het niet mogelijk zijn om een ​​DC-belasting aan te drijven, bijvoorbeeld een LED-strip of een radio-ontvanger.

Ook gebruikt in verschillende laders voor auto-accu's, zijn er een aantal circuits die een transformator gebruiken met een groep kranen uit de primaire wikkeling, die worden geschakeld door een sleutelschakelaar, en alleen een diodebrug is geïnstalleerd in de secundaire wikkeling. De schakelaar is aan de hoogspanningszijde geïnstalleerd, omdat daar de stroom vele malen lager is en de contacten hiervan niet zullen verbranden.

Volgens de diagrammen uit het artikel kunt u de eenvoudigste voedingseenheid samenstellen voor permanent werk met een bepaald apparaat en voor het testen van uw elektronische zelfgemaakte producten.

De circuits verschillen niet in hoog rendement, maar ze produceren een gestabiliseerde spanning zonder speciale rimpelingen, u moet de capaciteit van de condensatoren controleren en een specifieke belasting berekenen. Ze zijn perfect voor low-power audioversterkers en zullen geen extra achtergrond creëren. Een instelbare voeding zal nuttig zijn voor autoliefhebbers en elektriciens om het relais van de spanningsregelaar van de generator te testen.

Een instelbare voeding wordt gebruikt in alle gebieden van de elektronica, en als deze wordt verbeterd door kortsluitbeveiliging of een stroomstabilisator met twee transistors, krijgt u een bijna complete laboratoriumvoeding.