Kā ar savām rokām izveidot 12 voltu barošanas avotu - ķēžu piemēri

12 voltu pastāvīgā sprieguma avots ir noderīga ierīce mājām, kotedžai vai garāžai. Šādu ierīci ir viegli izgatavot pats. Zemāk ir 12 V barošanas avota diagramma montāžai pats, kā arī padomi par komponentu aprēķināšanu un izvēli.

Barošanas avotu veidi

Līdz šim impulsu sprieguma avoti ir kļuvuši plaši izplatīti. Tiem ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām transformatoru shēmām energoefektivitātes, svara un izmēra ziņā. Tiek uzskatīts, ka, ja slodzes strāva ir lielāka par 5 ampēriem, tiem ir nenoliedzamas priekšrocības. Bet tiem ir arī trūkumi - piemēram, RF traucējumu ģenerēšana piegādes tīklā un slodzē.Un galvenais šķērslis mājas montāžai ir ķēžu sarežģītība un nepieciešamība pēc īpašām prasmēm tinumu detaļu ražošanā. Tāpēc vidēji kvalificētam mājas meistaram labāk ir izgatavot barošanas bloku pēc parastā principa ar tīkla pazeminošo transformatoru.

Kur tiek izmantots sprieguma avots

Šāda PSU darbības joma mājsaimniecībā ir plaša:

• zemsprieguma lampu barošana;
• akumulatora uzlāde;
• barošanas avots audio ierīcēm.

Kā arī daudziem citiem mērķiem, kam nepieciešams pastāvīgs 12 voltu spriegums.

Transformatora barošanas avota shēma

Strāvas padeves shematiskā shēma.

12 voltu barošanas ķēde, kas darbojas no 220 V tīkla, sastāv no šādiem mezgliem:

1. Pazeminošs transformators. Tas sastāv no dzelzs, primārajiem un sekundārajiem (var būt vairāki) tinumiem. Neiedziļinoties darbības principā, jāatzīmē, ka izejas spriegums ir atkarīgs no primāro (n1) un sekundāro (n2) tinumu pagriezienu attiecības. Lai iegūtu 12 voltus, ir nepieciešams, lai sekundārais tinums satur 220/12 = 18,3 reizes mazāk apgriezienu nekā primārais.
2. Taisngriezis. Visbiežāk tiek veikta pilna viļņa ķēdes veidā (diodes tilts). Pārvērš maiņspriegumu pulsējošā. Strāva divreiz iet caur slodzi vienā virzienā.
   Pilna viļņa taisngrieža darbība.
3. Filtrs. Pārvērš pulsējošo spriegumu līdzstrāvā. Tas tiek uzlādēts, kad tiek pieslēgts spriegums, un izlādējas pauzes laikā. Tas sastāv no lieljaudas oksīda kondensatora, kuram paralēli bieži tiek pieslēgts keramiskais kondensators ar jaudu aptuveni 1 μF. Lai saprastu šī papildu elementa nepieciešamību, jāatceras, ka oksīda kondensators ir sakārtots folijas sloksņu veidā, kas sarullētas rullī.Šim ruļlim ir parazitārā induktivitāte, kas būtiski pasliktina augstfrekvences trokšņu filtrēšanas kvalitāti. Lai to izdarītu, tiek ieslēgts papildu kondensators RF impulsu īssavienošanai.
   Filtra līdzvērtīga ķēde ar oksīdu un papildu kondensatoriem.
4. Stabilizators. Var pietrūkt. Vienkāršu, bet efektīvu mezglu shēmas ir apskatītas zemāk.

Nākamajās sadaļās ir apskatīts, kā izvēlēties un aprēķināt katru 12 voltu līdzstrāvas avota elementu.

Transformatora izvēle

Ir divi veidi, kā iegūt piemērotu transformatoru. Neatkarīga nolaišanas bloka izgatavošana un piemērota izvēle rūpnīcā. Jebkurā gadījumā paturiet prātā:

• transformatora pazeminošā tinuma izejā, mērot spriegumu, voltmetrs rādīs efektīvo spriegumu (1,4 reizes mazāks par amplitūdu);
• uz filtra kondensatora bez slodzes pastāvīgais spriegums būs aptuveni vienāds ar amplitūdu (saka, ka spriegums uz kondensatora “paaugstinās” 1,4 reizes);
• ja nav stabilizatora, tad zem slodzes kapacitātes spriegums samazināsies atkarībā no strāvas;
• lai stabilizators darbotos, ir nepieciešams zināms ieejas sprieguma pārsniegums pār izejas spriegumu, to attiecība ierobežo barošanas avota efektivitāti kopumā.

No pēdējiem diviem punktiem izriet, ka normālai PSU darbībai transformatora spriegumam jāpārsniedz 12 V.

Paštinumu transformators

Pašmāju jaudas transformatora pilns aprēķins un izgatavošana ir sarežģīts, laikietilpīgs, prasa instrumentus un prasmes. Tāpēc tiks apsvērts vienkāršots ceļš - gludināšanai piemērota bloka izvēle un tā maiņa uz 12 V.

Ja ir gatavs transformators, bet nav tā savienojuma shēmas, jums ir jāizsauc tā tinumu testeris ar testeri.Visticamāk, ka tinums ar vislielāko pretestību ir elektrotīkls. Pārējie tinumi ir jānoņem.

Tālāk jums jāizmēra dzelzs komplekta b biezums un centrālās plāksnes a platums un tie jāreizina. Kodola šķērsgriezuma laukums tiek iegūts S \u003d a * b (kv.cm). Tas nosaka transformatora jaudu P=. Pēc tam tiek aprēķināta maksimālā strāva ampēros, ko var noņemt no tinuma ar spriegumu 12 volti: I \u003d P / 12.

Kodola laukuma noteikšana.

Tālāk aprēķina apgriezienu skaitu uz voltu, izmantojot formulu n=50/S. 12 voltiem ir nepieciešams uztīt 12 * n apgriezienus ar aptuveni 20% rezervi, lai zaudētu vara un stabilizatorā. Un ja nē, tad sprieguma kritums zem slodzes. Un pēdējais solis ir izvēlēties tinuma stieples šķērsgriezumu saskaņā ar grafiku strāvas blīvumam 2-3 mA / kv.mm.

Vara stieples izvēle.

Piemēram, ir transformators ar primāro tinumu 220 V ar 3,5 cm biezu dzelzs komplektu un 2,5 cm vidējo mēles platumu. Tātad S = 2,5 * 3,5 = 8,75 un transformatora jauda =3 W (aptuveni). Tad maksimālā iespējamā strāva pie 12 voltiem ir I=P/U=3/12=0,25 A. Tinumam var izvēlēties vadu ar diametru 0,35..0,4 kv.mm. Uz 1 voltu ir 50 / 8,75 = 5,7 apgriezieni, ir nepieciešams uztīt 12 * 5,7 = 33 apgriezienus. Ņemot vērā krājumu - apmēram 40 pagriezienus.

Gatavā transformatora izvēle

Ja ir gatavs transformators ar sekundāro tinumu, kas piemērots strāvai un spriegumam, varat mēģināt uzņemt gatavu. Piemēram, CCI sērijā ir piemēroti izstrādājumi ar sekundāro tinumu spriegumu tuvu 12 voltiem.

Šī risinājuma priekšrocība ir minimālā darba intensitāte un rūpnīcas izpildes uzticamība. Mīnuss - transformatorā ir citi tinumi, to slodzei tiek aprēķināta arī kopējā jauda.Tāpēc svara un izmēra ziņā šāds transformators zaudēs.

Diožu izvēle un taisngriežu izgatavošana

Diodes taisngriežā izvēlas pēc trim parametriem:

• augstākais pieļaujamais tiešais spriegums;
• augstākais reversais spriegums;
• maksimālā darba strāva.

Pēc pirmajiem diviem parametriem 90 procenti pieejamo pusvadītāju ierīču ir piemērotas darbībai 12 voltu ķēdē, izvēli galvenokārt izdara maksimālā nepārtrauktā strāva. No šī parametra ir atkarīgs arī diodes korpusa dizains un taisngrieža ražošanas metode.

Ja slodzes strāva nepārsniedz 1 A, var izmantot ārvalstu un iekšzemes viena ampēra diodes:

• 1N4001-1N4007;
• HER101-HER108;
• KD258 (“piliens”);
• KD212 un citi.

Mazākām strāvām (līdz 0,3 A) ir paredzētas ierīces KD105 (KD106). Visas uzskaitītās diodes var uzstādīt gan vertikāli, gan horizontāli uz iespiedshēmas vai shēmas plates, vai vienkārši uz tapām. Viņiem nav vajadzīgi radiatori.

Diodes tilts no mazjaudas elementiem.

Ja nepieciešamas lielas darba strāvas, tad jāizmanto citas diodes (KD213, KD202, KD203 utt.). Šīs ierīces ir paredzētas darbībai uz siltuma izlietnēm, bez tām tās izturēs ne vairāk kā 10% no maksimālās datu plāksnītes strāvas. Tāpēc jums ir jāizvēlas gatavas siltuma izlietnes vai jāizgatavo tās pašam no vara vai alumīnija.

Vēl viens diožu tilta dizains.

Tāpat ir ērti izmantot jau gatavus tilta diožu komplektus KTS405, KVRS vai tamlīdzīgi. Tie nav jāsamontē - pietiek ar to, lai attiecīgajām izejām pieliktu maiņspriegumu un noņemtu konstanti.

KVRS3510 montāža.

Kondensatora ietilpība

Kondensatora kapacitāte ir atkarīga no slodzes un pulsācijas, ko tā pieļauj.Lai precīzi aprēķinātu jaudu, ir formulas un tiešsaistes kalkulatori, kurus var atrast internetā. Praksei varat koncentrēties uz skaitļiem:

• pie zemām slodzes strāvām (desmitiem miliamperu) kapacitātei jābūt 100...200 uF;
• pie strāvām līdz 500 mA nepieciešams 470..560 uF kondensators;
• līdz 1 A - 1000..1500 uF.

Lielākai strāvai kapacitāte proporcionāli palielinās. Vispārējā pieeja ir tāda, ka jo lielāks ir kondensators, jo labāk. Jūs varat palielināt tā jaudu jebkurā mērā, ko ierobežo tikai izmērs un izmaksas. Runājot par spriegumu, ir nepieciešams ņemt kondensatoru ar nopietnu rezervi. Tātad 12 voltu taisngriezim labāk ir ņemt 25 voltu elementu, nevis 16 voltu.

Šie apsvērumi attiecas uz nestabilizētiem avotiem. PSU ar jaudas stabilizatoru to var samazināt vairākas reizes.

Izejas sprieguma stabilizācija

Ne vienmēr ir nepieciešams stabilizators pie barošanas avota izejas. Tātad, ja ir paredzēts izmantot barošanas bloku kopā ar skaņas reproducēšanas aprīkojumu, tad izvadei jābūt stabilam spriegumam. Un, ja sildelements kalpo kā slodze, stabilizators ir acīmredzami lieks. Priekš LED lentes barošanas avots jūs varat iztikt bez sarežģītākā barošanas moduļa, bet, no otras puses, stabils spriegums nodrošina spīduma spilgtuma neatkarību jaudas pārspriegumu laikā un pagarina LED lampas kalpošanas laiku.

Ja tiek pieņemts lēmums uzstādīt stabilizatoru, tad vienkāršākais veids ir to salikt uz specializētas LM7812 mikroshēmas (KR142EN5A). Komutācijas ķēde ir vienkārša un tai nav nepieciešama regulēšana.

Stabilizators uz 7812.

Šāda stabilizatora ieejai var pielikt spriegumu no 15 līdz 35 voltiem. Pie ieejas jāuzstāda kondensators C1 ar jaudu vismaz 0,33 mikrofaradi, izejā - vismaz 0,1 mikrofaradu.Filtra bloka kondensators parasti darbojas kā C1, ja savienojošo vadu garums nepārsniedz 7 cm. Ja šo garumu nevar noturēt, tad būs jāuzstāda atsevišķs elements.

Mikroshēmai 7812 ir aizsardzība pret pārkaršanu un īssavienojumu. Bet viņai nepatīk polaritātes maiņa pie ieejas un ārējā sprieguma padeve izejai - viņas dzīvē pavadītais laiks šādās situācijās tiek aprēķināts sekundēs.

Svarīgs! Slodzes strāvai virs 100 mA uz siltuma izlietnes ir obligāti jāuzstāda integrēts stabilizators!

Stabilizatora izejas strāvas palielināšana

Iepriekš minētā shēma ļauj ielādēt stabilizatoru ar strāvu līdz 1,5 A. Ja ar to nepietiek, varat darbināt mezglu ar papildu tranzistoru.

Ķēde ar n-p-n struktūras tranzistoru

Ārējais tranzistors n-p-n.

Šo shēmu iesaka izstrādātāji, un tā ir iekļauta mikroshēmas datu lapā. Izejas strāva nedrīkst pārsniegt tranzistora maksimālo kolektora strāvu, kas jāaprīko ar siltuma izlietni.

P-n-p tranzistora ķēde

Ja nav n-p-n struktūras pusvadītāju triodes, tad stabilizatoru var pastiprināt ar p-n-p pusvadītāju triodi.

Ārējais tranzistors p-n-p.

Mazjaudas silīcija diode VD palielina 7812 izejas spriegumu par 0,6 V un kompensē sprieguma kritumu tranzistora emitera pārejā.

Parametriskais stabilizators

Ja kāda iemesla dēļ integrētais regulators nav pieejams, varat palaist mezglu uz Zener diodes. Nepieciešams izvēlēties Zenera diode ar stabilizācijas spriegumu 12 V un paredzēta atbilstošai slodzes strāvai. Augstākā strāva dažām 12 voltu vietējām un importētajām Zener diodēm ir norādīta tabulā.

Vienkārša parametriskā stabilizatora shēma.

Rezistora vērtību aprēķina pēc formulas:

R \u003d (Uin min-Ust) / (In max + Ist min), kur:

• Uin min - minimālais ieejas nestabilizētais spriegums (jābūt vismaz 1,4 Ust), volti;
• Ust - Zener diodes stabilizācijas spriegums (atsauces vērtība), volts;
• In max - lielākā slodzes strāva;
• Ist min - minimālā stabilizācijas strāva (atsauces vērtība).

Ja vēlamajam spriegumam nav Zener diodes, to var veidot no diviem virknē savienotiem. Šajā gadījumā kopējam spriegumam jābūt 12 V (piemēram, D815A pie 5,6 voltiem plus D815B pie 6,8 voltiem dos 12,4 V).

Svarīgs! Zener diodes (pat tāda paša veida) nav iespējams savienot paralēli "lai palielinātu stabilizācijas strāvu"!

Zenera diodes nav savienotas paralēli.

Parametrisko stabilizatoru var ieslēgt tādā pašā veidā - ieslēdzot ārējo tranzistoru.

Spēcīga stabilizatora shēma.

Jaudīgam tranzistoram ir jānodrošina radiators. Barošanas spriegums šajā gadījumā būs par 0,6 V mazāks par Zenera diodes Ust. Ja nepieciešams, izejas spriegumu var noregulēt uz augšu, ieslēdzot silīcija diodi (vai diožu ķēdi). Katrs ķēdes elements palielinās Vout par aptuveni 0,6 V.

Stabilizatora ķēde ar Zenera diodi un diodi.

Izejas sprieguma regulēšana

Ja barošanas avota spriegums jāregulē no nulles, tad optimālā shēma būtu parametriskais stabilizators ar mainīgo rezistoru pievienošanu.

Vienmērīga sprieguma regulēšana.

1 kΩ rezistors, kas savienots starp tranzistora pamatni un kopējo vadu, pasargās triodi no atteices, ja potenciometra motora ķēde pārtrūkst.Pagriežot mainīgā rezistora pogu, spriegums tranzistora pamatnē mainīsies no 0 uz Zenera diodes Ust ar aptuveni 0,6 voltu nobīdi. Jāņem vērā, ka potenciometra izmantošanas dēļ mezgla parametri būs sliktāki - kustīga kontakta klātbūtne (pat labas kvalitātes) neizbēgami samazinās sprieguma stabilitāti tranzistora pamatnē.

Izlasi arī

Kā izveidot barošanas avotu no enerģijas taupīšanas spuldzes

 

Ar 78XX sērijas integrēto regulatoru panākt 0 līdz 12 voltu regulēšanu ir daudz grūtāk. Ja pietiek ar regulēšanas diapazonu no 5 līdz 12 V, varat izmantot 7805 mikroshēmu un ieslēgt to saskaņā ar potenciometra ķēdi. Zenera diodei jābūt aptuveni 7 voltu spriegumam (KS168 ar vai bez diodes, KS175 utt.). Potenciometra slīdņa apakšējā pozīcijā GND tapa ir savienota ar kopējo vadu, un izeja būs 5 volti. Kad dzinējs tiek pārslēgts uz augšējo izvadi, spriegums uz tā pieaugs līdz Zener diodes Ust un tiks pievienots mikroshēmas stabilizācijas spriegumam.

Vienmērīga regulēšana no 5 līdz 12 voltiem.

Varat izmantot mikroshēmu LM317. Tam ir arī trīs termināļi, un tas ir īpaši izstrādāts, lai izveidotu regulētus avotus. Bet šim stabilizatoram ir zemāks sprieguma slieksnis, sākot no 1,25 voltiem. Internetā LM317 ir daudz shēmu ar regulēšanu no nulles, taču 90+ procenti no šīm shēmām nedarbojas.

Standarta LM317 elektroinstalācijas shēma.

Lasi arī:Pašdarināts barošanas avots ar sprieguma un strāvas regulēšanu no 0 līdz 30V

Instrumentu izkārtojums

Kad visi mezgli ir atlasīti vai ir skaidrs priekšstats par to, kādi tie būs, varat pāriet uz ierīces izkārtojumu. Svarīgi ir arī saprast, kāds būs turpmākais ierīces korpuss.Jūs varat izvēlēties gatavu, jūs varat to izdarīt pats, ja jums ir materiāli un prasmes.

Nav īpašu noteikumu par mezglu izkārtojumu korpusa iekšpusē. Bet mezglus ir vēlams sakārtot tā, lai tie būtu savienoti ar vadītājiem virknē, kā diagrammā, un pa īsāko attālumu. Izvades spailes vislabāk novietot pusē, kas atrodas pretī tīkla kabelim. Labāk ir salabot strāvas slēdzi un drošinātāju ierīces aizmugurē. Lai racionāli izmantotu starpkorpusu telpu, dažus mezglus var uzstādīt vertikāli, bet labāk ir nostiprināt diodes tiltu horizontāli. Uzstādot vertikāli, karstā gaisa konvekcijas strāvas no apakšējām diodēm plūdīs ap augšējiem elementiem un papildus tos sasildīs.

Tiem, kas nesaprot, skatieties videoklipu: Vienkāršs barošanas avots, ko var izdarīt pats.

Fiksētas jaudas līdzstrāvas barošanas avota montāža ir vienkārša. Tas ir vidusmēra meistara spēkos, nepieciešamas tikai elementāras zināšanas elektrotehnikā un minimālas uzstādīšanas prasmes.