Hur man gör en likriktare och en enkel strömförsörjning

En likriktare är en enhet för att konvertera växelspänning till likström. Detta är en av de vanligaste delarna i elektriska apparater, allt från hårtork till alla typer av strömförsörjning med en utgångsspänning. Det finns olika system med likriktare och var och en av dem till viss del hanterar sin uppgift. I den här artikeln talar vi om hur man skapar en enfas likriktare och varför den behövs.

definition

En likriktare är en enhet som är utformad för att konvertera AC till DC. Ordet "konstant" är inte helt korrekt, faktum är att vid likriktarens utgång, i kretsen för en sinusformad växelspänning, kommer det i alla fall att finnas en instabil pulserande spänning. I enkla ord: konstant med tecken, men varierande i storlek.

Det finns två typer av likriktare:

• halv-våg. Det korrigerar bara en halvvåg av ingångsspänningen. Karaktäriseras av stark krusning och reduceras relativt ingångsspänningen.

• fullwave. Följaktligen räknas två halvvågor ut. Rippeln är lägre, spänningen är högre än vid ingången till likriktaren - det här är två huvudegenskaper.

Vad betyder stabiliserad och instabil spänning?

Stabiliserad är en spänning som inte förändras i storlek oberoende av varken belastningen eller överspänningarna i ingångsspänningen. För transformatorns strömförsörjning är detta särskilt viktigt eftersom utgångsspänningen beror på ingången och skiljer sig från den genom transformationstiderna.

Ostabiliserad spänning - varierar beroende på överspänningar i matningsnätet och lastegenskaper. Med en sådan strömförsörjning, på grund av fall, kan felaktig drift av de anslutna enheterna eller deras fullständiga driftskompatibilitet och fel uppstå.

Utgångsspänning

Huvudvärdena för växelspänningen är amplituden och det effektiva värdet. När de säger "i 220V-nätet" betyder nuvarande spänning.

Om vi ​​pratar om amplitudvärdet, menar vi hur många volt som är från noll till den övre punkten på sinusvågens halvvåg.

 

Om vi ​​utelämnar teorin och ett antal formler kan vi säga det strömspänning 1,41 gånger mindre än amplituden. eller:

UA = UD * √2

Amplitudspänningen i 220V-nätet är:

220*1.41=310

system

Halvvågslikriktare består av en diod. Han missar bara inte den återkommande halvvågen. Utgången är en spänning med starka krusningar från noll till ingångsspänningens amplitudvärde.

Talar på ett mycket enkelt språk, sedan i denna krets kommer hälften av ingångsspänningen in i lasten. Men detta är inte helt korrekt.

Två halvvågskretsar överför båda halvvågorna från ingången till lasten. Ovan i artikeln nämndes spänningens amplitudvärde, så spänningen vid likriktarens utgång är densamma lägre i värdet än den verkande variabeln vid ingången.

Men om vi jämnar krusningen med kondensator, ju mindre krusningar, desto närmare blir spänningen amplituden.

Vi kommer att prata om att jämna ut krusningar senare. Överväg nu diodbryggkrets.

Det finns två av dem:

1. Likriktare enligt Gretz-schemat eller diodbro;

2. Likriktare med mittpunkt.

Det första schemat är vanligare. Består av en diodbro - fyra dioder sammankopplade med en "fyrkant", och en last är ansluten till axlarna. Brygglikriktaren monteras enligt schemat nedan:

Det kan anslutas direkt till ett 220V-nätverk, som görs i moderna strömförsörjningeller till sekundärlindningarna i en nätverkstransformator (50 Hz).Enligt detta schema kan diodbryggor monteras från diskreta (separata) dioder eller använda en färdig diodbronaggregat i ett enda hus.

Den andra kretsen är en mittpunktslikriktare som inte kan anslutas direkt till nätverket. Dess betydelse är att använda en transformator med en kran från mitten.

I dess kärna är dessa två halvvåglikriktare anslutna till ändarna på den sekundära lindningen, lasten med en kontakt är ansluten till diodernas korsningspunkt och den andra är ansluten till kranen från mitten av lindningarna.

Dess fördel jämfört med den första kretsen är ett mindre antal halvledardioder. Och nackdelen är användningen av en transformator med en mittpunkt eller, som de kallar det, en gren från mitten. De är mindre vanliga än konventionella sekundärtransformatorer utan kran.

Ripple Utjämning

Kretsspänningsförsörjningen är oacceptabel för ett antal konsumenter, till exempel ljuskällor och ljudutrustning. Dessutom regleras de tillåtna pulseringarna av ljus i statliga och branschreglerande dokument.

För att jämna ut pulseringarna, använd filter - en parallellmonterad kondensator, ett LC-filter, en mängd P- och G-filter ...

Men det vanligaste och enklaste alternativet är en kondensator som är installerad parallellt med lasten. Dess nackdel är att det är nödvändigt att installera kondensatorer med mycket stor kapacitet - tiotusentals mikrofarad för att minska krusningen vid en mycket kraftfull belastning.

Funktionsprincipen är att kondensatorn laddas, dess spänning når amplituden, matningsspänningen börjar minska efter punkten för maximal amplitud, från det ögonblicket som belastningen drivs av kondensatorn. Kondensatorn lossnar beroende på lastmotståndet (eller motsvarande motstånd, om det inte är resistivt). Ju större kapacitans - desto mindre blir krusningen, jämfört med en kondensator med en lägre kapacitet ansluten till samma last.

Med enkla ord: ju långsammare kondensatorn urladdar, desto mindre krusning.

Kondensatorns urladdningshastighet beror på den ström som förbrukas av lasten. Det kan bestämmas med formeln för tidskonstanten:

t = RC

där R är belastningsmotståndet, och C är kapaciteten för utjämningskondensatorn.

Från ett fulladdat tillstånd till en helt urladdat kondensator urladdas sålunda i 3-5 ton. Det laddar med samma hastighet om laddningen sker genom ett motstånd, så i vårt fall spelar det ingen roll.

Av detta följer att för att uppnå en acceptabel krusningsnivå (det bestäms av kraven på belastningen på kraftkällan) behövs en kapacitans som kommer att urladdas under en tid flera gånger större än t. Eftersom motståndet för de flesta laster är relativt litet krävs därför en stor kapacitet för att jämna ut krusningar vid likriktarens utgång elektrolytiska kondensatorer, de kallas också polära eller polariserade.

Observera att det inte rekommenderas att förvirra polariteten hos den elektrolytiska kondensatorn, eftersom detta är full av dess misslyckande och till och med explosion. Moderna kondensatorer är skyddade mot explosion - de har en stansning på toppskyddet i form av ett kors, längs vilken fallet helt enkelt är knäckt. Men en ström av rök kommer ut ur kondensorn, det kommer att vara dåligt om det kommer in i ögonen.

Beräkning av kapacitet baseras på vilken typ av krusningskoefficient du behöver tillhandahålla. Enkelt uttryckt visar krusningskoefficienten vilken procentuell spänning som sjunker (pulserande).

För att beräkna kapaciteten för en utjämningskondensator kan du använda den ungefärliga formeln:

C = 3200 * In / Un * Kp,

Var belastningsström, un-load spänning, knippfaktor.

För de flesta typer av utrustning tas krusningskoefficienten 0,01-0,001. Dessutom är det önskvärt att installera keramisk kondensator så stor kapacitet som möjligt för filtrering från högfrekvensstörning.

Hur man gör en gör-det-själv-strömförsörjning?

Den enklaste likströmsförsörjningen består av tre element:

1. Transformator;

2. Diodbron;

3. Kondensator.

Om du behöver få en högspänning och försummar galvanisk isolering kan du utesluta transformatorn från listan, då får du en konstant spänning upp till 300-310V. En sådan krets finns vid ingången till växelströmsförsörjning, till exempel på din dator. Vi skrev nyligen en bra artikel om dem - Hur är datorns strömförsörjning.

Detta är en instabil DC-strömförsörjning med en utjämningskondensator. Spänningen vid dess utgång är större än den sekundära lindningens växelspänning. Detta innebär att om du har en 220/12 transformator (primär på 220V och sekundär på 12V), så kommer du vid utgången en konstant på 15-17V. Detta värde beror på utjämningskondensatorns kapacitet. Denna krets kan användas för att driva all belastning, om det inte är viktigt för det kan spänningen "flyta" när nätspänningen ändras.

Det är viktigt att:

Kondensatorn har två huvudegenskaper - kapacitans och spänning. Vi räknade ut hur man ska välja kapacitet, men inte med valet av spänning. Kondensatorspänningen måste överstiga minst hälften av amplitudspänningen vid likriktarens utgång. Om den faktiska spänningen på kondensatorplattorna överstiger märkspänningen, kommer den sannolikt att misslyckas.

Gamla sovjetiska kondensatorer tillverkades med en god spänningsmarginal, men nu använder alla billiga elektrolyter från Kina, där det i bästa fall finns en liten marginal, och i värsta fall kan de inte tåla den angivna nominella spänningen. Spara därför inte på tillförlitligheten.

En stabiliserad kraftaggregat skiljer sig från den föregående endast i närvaro av en spännings- (eller ström) stabilisator. Det enklaste alternativet är att använda L78xx eller andra. linjära stabilisatorer, såsom inhemsk bank.

Så du kan få vilken spänning som helst, det enda villkoret när du använder sådana stabilisatorer är att spänningen till stabilisatorn måste överstiga det stabiliserade (utgång) värdet med minst 1,5 V. Tänk på vad som finns skrivet i databladet 12V stabilisator L7812:

Ingångsspänningen bör inte överstiga 35V för stabilisatorer från 5 till 12V och 40V för stabilisatorer vid 20-24V.

Ingångsspänningen måste överskrida utgångsspänningen med 2-2,5V.

dvs för en stabiliserad 12V strömförsörjning med en stabilisator i L7812-serien, är det nödvändigt att den likriktade spänningen ligger inom 14,5-35V, för att undvika sjunkning skulle det vara en idealisk lösning att använda en transformator med en sekundärlindning till 12V.

Men utgångsströmmen är ganska blygsam - endast 1,5A, den kan förstärkas med en genomgångstransistor. Om du har PNP-transistorer, kan du använda detta schema:

Den visar endast anslutningen av den linjära stabilisatorns "vänstra" del av kretsen med en transformator och likriktare utelämnas.

Om du har NPN-transistorer som KT803 / KT805 / KT808, kommer den här att göra:

Det är värt att notera att i den andra kretsen kommer utgångsspänningen att vara mindre än stabiliseringsspänningen med 0,6 V - detta är ett fall vid emitterbasen, vi skrev mer om detta i en artikel om bipolära transistorer. För att kompensera för detta fall infördes en diod D1 i kretsen.

Det är möjligt att installera två linjära stabilisatorer parallellt, men inte nödvändigt! På grund av eventuella avvikelser under tillverkningen kommer lasten att fördelas ojämnt och en av dem kan brinna ut på grund av detta.

Installera både transistorn och den linjära stabilisatorn på kylaren, helst på olika radiatorer. De är väldigt heta.

Justerbara nätaggregat

Den enklaste justerbara strömförsörjningen kan göras med en justerbar linjär stabilisator LM317, dess ström är också upp till 1,5 A, du kan förstärka kretsen med en genomgångstransistor, som beskrivits ovan.

Här är ett mer intuitivt diagram för montering av en justerbar strömförsörjning.

För att få mer ström kan du använda en kraftfullare justerbar stabilisator LM350.

 

I de två sista kretsarna finns en indikering på som visar närvaron av spänning vid utgången från diodbron, en 220V brytare, en primär lindningssäkring.

Här är ett exempel på en justerbar batteriladdare med tyristorregulator i den primära lindningen, väsentligen samma justerbara strömförsörjning.

Förresten, svetsströmmen regleras också av en liknande krets:

Den här artikeln lades upp tidigare: Hur man gör en enkel strömregulator för en svetstransformator

slutsats

En likriktare används i strömförsörjningen för att producera likström från en växelström. Utan hans deltagande kommer det inte att vara möjligt att driva en DC-belastning, till exempel en LED-remsa eller en radiomottagare.

Också används i en mängd laddare för bilbatterier finns det ett antal kretsar som använder en transformator med en grupp kranar från primärlindningen, som växlas med en skiftnyckelströmbrytare, och endast en diodbrygga är installerad i sekundärlindningen. Strömställaren är installerad på högspänningssidan eftersom strömmen där är många gånger lägre och dess kontakter kommer inte att brinna från detta.

Enligt diagrammen från artikeln kan du montera den enklaste strömförsörjningsenheten både för permanent arbete med någon enhet och för att testa dina elektroniska hemlagade produkter.

Kretsarna skiljer sig inte åt i hög effektivitet, men de producerar en stabiliserad spänning utan speciella krusningar, du bör kontrollera kondensatorernas kapacitet och beräkna för en specifik belastning. De är perfekta för ljudförstärkare med låg effekt och skapar ingen extra bakgrund. En justerbar strömförsörjning kommer att vara användbar för bilentusiaster och elektriker för att testa generatorns spänningsregulatorrelä.

En justerbar strömförsörjning används inom alla områden inom elektronik, och om den förbättras genom kortslutningsskydd eller en strömstabilisator med två transistorer får du en nästan komplett laboratoriekraftförsörjning.